[发明专利]一种具有核壳结构的白光红外上转换复合发光材料

说明书

技术领域

本发明属于化工新材料制备领域。

背景技术

红外上转换发光材料的制备及应用，是建立在对近红外光的探测基础之上， 近年随着红外激光技术的不断发展应用，红外线成像、硅片技术及与之配合的数字成像技术，在探测激光领域已大量应用，但人们在科研及工业使用中仍然无法准确直观的监视激光光束光斑，当人们希望在高成本摄像法及相纸法之外探索新的技术，使用发光材料则成为最有效的替代技术手段之一。

目前红外发光材料在发光基础理论上已基本成熟，实验室中材料的制备手段也较为完善。现阶段国内外研究目标主要集中在提高发光效率，准确量化发光效率的测试和研发实际可以应用的目标产品，主要有：红外激光探测材料、生物发光颗粒、提高太阳能电池转换材料等。已知的上转换发光材料、电子俘获发光材料主要为稀土氟化物及硫化锶钙等掺杂稀土激活剂，其吸收近红外能量后，产生发光，但其无法实现对不可见远红外激光的灵敏激励发光，中国专利85100247 ，中国专利01142151.7，中国专利96122293.X，中国专利01138927.3，中国专利01138920.6，中国专利200710023804.3，中国专利200610103418.0，US5541012， US7648648对此已有揭示；市售产品牌号HT582、HT612、HT111也有充分介绍。

目前红外发光材料主要有：激光通信数据传输的信号放大；激光成像与激光电视；半导体激光器检测；动态激光电视制导；激光雷达识别；激光切割光束准值；生物成像、提高太阳能电池转换效率等领域具有重要意义。

本发明通过化学水热反应合成具有核壳结构的白光红外上转换复合发光材料,利用红外上转换的理论基础，将红外光转换成白光，在远距离高清显示市场有广阔的应用前景。本发明适合生物标记使用，尤其是多通道多种类的生物诊断。

发明内容

一种具有核壳结构的白光红外上转换复合发光材料，其特征在于所述的复合材料是发蓝光的红外上转换纳米材料与具有橙红色荧光特性的量子点组成；以红外上转换纳米材料为复合材料的芯结构，与以橙红色荧光特性的量子点材为复合材料的壳层结构，是通过化学水热反应合成，红外光激发所述具有核壳结构的白光红外上转换复合发光材料，蓝色发光与橙红色发光组合成白色发光。本发明为远距离高清激光显示、生物标记、多通道多种类的生物诊断等应用提供广阔的前景。本发明中1橙红色量子点颗粒包裹着2上转换颗粒。

本发明中所述的发蓝光的红外上转换纳米材料制备方法为：含有Y、Gd、La的氟化物材料中的一种或一种以上混合物，加入45-50%重量比的YbF₃，同时加入12-25%重量比的TmF₃，在氩气中于300⁰C -450⁰C烧结1-6小时，制备出有蓝色发光的红外上转换荧光颗粒材料，其在980nm激光激发，可产生440-480nm蓝色发光，通过调整化学配比及严格制备工艺，可以分别制备出颗粒30nm、70nm、250nm、400nm、800nm的β相颗粒，且有较高的发光效率。上转换材料发光效率有可以达到10%。其中我们对70nm的材料实施了批量生产。

本发明所述的具有橙红色荧光特性的半导体量子点材料制备方法为：以水合氯化镉、氧化镉为镉源，以二氧化硒、硒粉为硒源，以二氧化碲、碲粉为碲源；将硒源或碲源分散到去离子水中，以硼氢化钠为为配体，在50^oC下形成前驱体；将镉源溶解到去离子水中，以六偏磷酸钠和巯基丁二酸为稳定剂，形成配体溶液，然后混合后加热反应得到具有橙红色荧光特性的CdSe、CdTe量子点溶液，其在450nm蓝光激发下产生580-630nm橙红色发光，利用异丙醇、环己醇、甲醇、二甲基甲酰胺为有机萃取溶剂，以正硅酸乙酯、硅酸钠、硅烷偶联剂为表面硅基化试剂，然后后通过高速离心获得粒度分布在5-20nm量子点颗粒。本发明中的量子点材料稳定性能、发光效率、生物结合性均优于现有有机荧光染料。

本发明利用化学水热反应合成具有核壳结构的白光红外上转换复合发光材料；其工艺过程为首先将发蓝光的红外上转换纳米材料配制为10-25%的去离子溶液，置于水浴锅内恒温搅拌，水浴温度为45-60^oC；加入0.5-1.0%红色荧光特性的量子点材料，恒温搅拌反应1-3小时，反应结束后静置2-4小时，然后离心水洗，最后置于80^oC烘箱中烘干后即可得到发白光的红外上转换复合发光材料。

附图说明

附图1.实施例1颗粒TEM