[发明专利]一种稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料的制备方法

说明书

一种稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料MS:xmol％Ln的制备方法，MS:xmol％Ln中M选自碱土金属Ca，Sr或Ba；S代表硫元素；Ln代表镧系稀土离子；xmol％代表镧系稀土离子占碱土金属与镧系稀土离子摩尔总数的百分比，0x≤30mol％；包括如下步骤：1)将碱土金属Ca，Sr或Ba的盐，镧系稀土盐溶于溶剂R中，形成盐溶液；2)向步骤1)得到的溶液中加入N’N‑二苯基硫脲(DPTU)的溶液；3)将步骤2)得到的溶液进行加热，得到所述稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料MS:xmol％Ln；溶剂R选自油酸、油胺及三辛胺和/或十八烯的混合物。

技术领域

本发明属于纳米发光材料技术领域，具体涉及一种稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料的制备方法。

背景技术

近年来，稀土掺杂无机纳米发光材料得到广泛关注，由于其优异的性能，这些材料广泛应用在三维立体显示、防伪技术、固态激光器、光存储、太阳能电池、生物检测以及成像等方面。目前关于稀土掺杂无机纳米荧光材料的研究主要集中在稀土掺杂氟化物(如NaYF₄，NaGdF₄，CaF₂)等体系，对稀土掺杂碱土金属硫化物(MS)(M＝Ca，Sr，Ba)纳米发光材料的研究甚少。

稀土掺杂碱土金属硫化物具有立方相结构，空间点群为Fm-3m，其八面体晶体场环境及其S^2-的高共价性使得其具有不同于氟化物纳米发光材料优异的发光性能，如长余辉，光激励等。同时其在阴极射线、X射线、激光，可见光等激发下可实现高效可调谐荧光发射，因而被广泛地应用于LED、光存储以及投影电视等方面。同时，这些性质也表明稀土掺杂碱土金属硫化物在生物成像和生物荧光标记等方面的应用潜力。

目前形貌均一、分散性好且尺寸可控的稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料的控制合成仍是该领域的一个技术挑战。其合成主要是采用前驱体在高温溶剂中发生热分解的方法。其中，Meijerink等报道了采用二异丙基二硫代氨基甲酸金属盐作为前驱体进行合成，所合成的纳米颗粒为近球形，在10nm左右，分散性较好，但该合成方法所用前驱体二异丙基二硫代氨基甲酸金属盐无法购买，只能自己合成，且合成步骤繁琐，反应耗时久，纯度不易控制，都将影响纳米材料的合成，同时该合成方法未能实现纳米材料的尺寸调控(AndriesMeijerink et al.Lanthanide-Doped CaS and SrS Luminescent Nanocrystals:ASingle-Source Precursor Approach for Doping,J.Am.Chem.Soc.2014,136,16533-16543)。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供一种稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料MS:xmol％Ln的制备方法，MS:xmol％Ln中M选自碱土金属Ca，Sr或Ba；S代表硫元素；Ln代表镧系稀土离子；xmol％代表镧系稀土离子占碱土金属与镧系稀土离子摩尔总数的百分比，0x≤30mol％；所述制备方法包括如下步骤：

1)将碱土金属Ca，Sr或Ba的盐，镧系稀土盐溶于溶剂R中，形成盐溶液；

2)向步骤1)得到的溶液中加入N’N-二苯基硫脲(DPTU)的溶液；

3)将步骤2)得到的溶液进行加热，得到所述稀土掺杂碱土金属硫化物纳米材料MS:xmol％Ln；

溶剂R选自油酸、油胺及三辛胺和/或十八烯的混合物；

步骤2)中N’N-二苯基硫脲(DPTU)的溶液使用的溶剂选自醇类溶剂、醚类溶剂、含氮的有机溶剂、酮类溶剂、卤代烷烃类溶剂或芳烃类溶剂。

根据本发明的制备方法，MS:xmol％Ln中Ln选自Ho、Er、Tm、Tb、Eu、Ce、Sm、Dy、Nd、Pr、Gd、Yb中的至少一种；所述Ln的价态为3+或2+。