[发明专利]单分散超细掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒的合成方法

说明书

本发明公开了单分散超细掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒的合成方法。在磁力搅拌条件下，将KOH溶液、无水乙醇和油酸混合，搅拌均匀后，将Ln(NO₃)₃溶液逐滴加入，搅拌均匀，加入KF溶液，继续搅拌，转移到水热反应釜中，置于恒温烘箱中140～220℃反应3～24h，反应完成后自然冷却至室温，洗涤，干燥，得到单分散超细KYb₃F₁₀:Er纳米颗粒，KYb₃F₁₀:Er纳米颗粒直径在20nm以下；本发明采用溶剂热法合成超细掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒，方法简单，耗能低，产物后处理简单。所制备的纳米颗粒尺寸为20nm以下，分散性好，具有较好的上转换发光性能。

技术领域

本发明涉及一种稀土上转换纳米发光材料，具体涉及一种单分散超细掺杂铒离子十氟三镱化钾(KYb₃F₁₀:Er)纳米颗粒的合成方法；属于纳米材料领域。

背景技术

稀土上转换纳米发光材料在固态激光、红外量子探测器、光通信纤维、三维立体显示、防伪、太阳电池、生物医学等领域具有广阔的应用前景。特别是在生物医学方面，与传统的荧光材料(如量子点、有机染料)相比，稀土上转换纳米发光材料具有穿透性强、色纯度高、背景光小、毒性低、耐光性和光学可调性良好等显著优点，已成为开发新型生物荧光探针的重要研究对象。

由于具有声子能量低且化学稳定性较好等特点，氟化物成为理想的上转换基质材料，最新研究表明，十氟三镱化钾(KYb₃F₁₀)是很好的上转换基质材料，其掺杂铒离子的KYb₃F₁₀:Er是一种效率较高的上转换发光材料，目前，上转换发光材料在生物标记上的应用已有很多报道，但尚未有报道将KYb₃F₁₀:Er应用于生物标记。对于生物标记而言，控制上转换纳米材料的尺寸是非常重要的，因为研究表明20nm以下的超细纳米颗粒更容易进入生物体内以及排出体外。

目前稀土氟化物纳米材料的合成方法多采用热分解法，但这种方法一般需采用较昂贵的稀土有机化合物作为反应物，反应温度较高，通常需要300℃，且需在惰性气氛中进行，操作步骤繁琐(Nat.Mater.,2014,13,157‐162)。虽然文献报道了通过水热法获得KYb₃F₁₀:Er颗粒(J.Rare Earths,2015,33,911‐914)，但该技术不能很好地控制晶体生长，导致所得产物形貌不均匀，尺寸较大(大于200nm)，不适用于在生物医学上的应用。因此，若能开发一种简单的合成方法来获得超细KYb₃F₁₀:Er纳米颗粒，将具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有合成技术的缺点，提供一种成本低，对设备要求低，耗能低的单分散超细掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒的合成方法，所得KYb₃F₁₀:Er纳米颗粒直径在20nm以下。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

单分散超细掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒的合成方法：在磁力搅拌条件下，将KOH溶液、无水乙醇和油酸混合，搅拌均匀后，将Ln(NO₃)₃溶液逐滴加入，搅拌均匀，加入KF溶液，继续搅拌，转移到水热反应釜中，置于恒温烘箱中140～220℃反应3～24h，反应完成后自然冷却至室温，洗涤，干燥，得到单分散超细掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒，掺杂铒离子十氟三镱化钾纳米颗粒直径在20nm以下；Ln为Yb和Er，Ln(NO₃)₃溶液中Yb和Er的摩尔比为49：1；Ln(NO₃)₃与KOH的摩尔比为1：(4～6)；Ln(NO₃)₃与KF的摩尔比为1：(4～6)。