[发明专利]一种NaBiF4

说明书

本发明公开了一种NaBiF₄:Yb³⁺,Er³⁺材料的制备方法。所提供的方法包括采用多元醇、含Na⁺化合物、含Bi³⁺化合物、含Yb³⁺化合物、含Er³⁺化合物和含F^‑化合物制备混合液；混合液与适量多元酸在适宜温度下反应制备NaBiF₄:Yb³⁺,Er³⁺材料。本发明的NaBiF₄:Yb³⁺,Er³⁺材料具有高耐水性的高分子有机物壳层，该壳层具有高防水性、高耐潮性，并可在尺寸低至纳米尺度的材料表面进行包覆，可增加材料的耐水性，且不受材料本身性质的影响，为其它耐水性差的材料的实际应用提供一种全新的解决方案，实现了材料在潮湿、多水的环境中应用。

技术领域

本发明属于无机纳米发光材料技术领域，具体涉及一种NaBiF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米颗粒的制备方法。

背景技术

随着发光材料、纳米材料和生物医学技术的迅速发展与交叉融合，上转换纳米材料被广泛应用于生物成像、光学测温等生物领域。

为了提高材料的上转换发光效率，一般选择声子能量低(350cm^-1)的材料作为基质，目前多集中于稀土氟化物，其分子通式为NaREF₄(RE＝Y,Gd, Sc,La,Lu等)。然而，在实际应用时必须考虑原料价格、制备工艺、合成能耗、材料毒性与稳定性等因素。由于多种稀土氟化物的原料价格昂贵、制备工艺复杂、合成能耗高导致材料不能工业化大批量生产，限制了其进一步发展。

最近几年，人们将目光转向含铋元素的上转换功能材料——NaBiF₄，这主要是由于铋元素储量丰富，价格低廉；其次，铋元素是众所周知的“绿色金属”且具有大的X射线衰减系数，在生物应用方面有绝对优势。黄新阳使用低温熔盐法成功制备了NaBiF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换微纳米晶(Huang X,Jiang L, Xu Q,et al.Low-temperature molten-saltsynthesis and upconversion of novel hexagonal NaBiF₄:Er³⁺/Yb³⁺micro-/nanocrystals[J].RSC Advances,2017,7(65): 41190-41203.)，其颗粒尺寸较大，制备过程复杂。张洪杰团队报道了一步溶剂热法(Lei P,An R,Zhai X,et al.Benefits ofsurfactant effects on quantum efficiency enhancement and temperature sensingbehavior of NaBiF₄upconversionnanoparticles[J].Journal of Materials ChemistryC,2017, 5(37):9659-9665.)与化学沉淀法(Lei P,An R,Yao S,et al.Ultrafastsynthesis of novel hexagonal phase NaBiF₄upconversion nanoparticles at roomtemperature[J]. Advanced Materials,2017,29(22):1700505.)合成了NaBiF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换纳米球，将其制备过程简化并实现了材料的室温下制备。此方法所制备的六方相NaBiF₄上转换纳米球，分散型好且尺寸均一，掺杂稀土离子后，具有优异的上转换发光特性。随后，众多相关研究相继展开，对其材料特性进行了仔细研究。但材料的实际应用过程中，不止需要考虑其光学性能，基质材料稳定性也尤为重要。部分材料在实际应用过程中水解、氧化与分解现象严重，甚至有明显生物毒性或易分解出具有生物毒性的材料，这些因素限制了其广泛地应用。由于三价Bi离子稳定性差，极易被水解，极大地限制了NaBiF₄的实际应用。