[发明专利]一种多功能下转换纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型多功能下转换纳米材料及其制备方法，将铋源、镱源、铥源以及表面活性剂PVP真空高温条件下溶解在溶剂中配置成溶液A，之后降温将溶有无机氟化物和钠源的甲醇溶液B加入到溶液A中形成溶液C，升温抽真空，之后氮气保护下高温反应，降温后固液分离得到白色沉淀D，洗涤干燥沉淀D得到Yb和Tm离子掺杂的NaBiF₄纳米粉体。本发明提出的合成方法适合制备高度均匀的纳米晶体产物，制备的前驱体无机盐，粒子粒径较小，分散性较好，且粒径可控；该工艺简单易行且重复性好，Yb和Tm离子掺杂的NaBiF₄的下转换发光强度有明显提升。

技术领域

本发明涉及纳米材料，具体涉及一种高温热解法合成制备NaBiF₄: Yb,Tm下转换纳米粒子及其制备方法。

背景技术

近几十年，由于在照明、显示、医学成像、近红外激光、通信领域的应用，稀土掺杂的发光材料被广泛关注和研究。

稀土发光分为上转换发光和下转换发光两种。其中下转换发光是以短波长光激发发射长波光，简单来说是一个高能量光子分裂成两个低能量光子的过程。一般而言，这个过程可通过稀土元素掺杂，利用其丰富的能级结构实现高效的能量传递与转换。与其它发光材料相比，稀土下转换纳米材料具有背景荧光低、毒性低、抗光损伤和光漂白等优势，因而在诸多领域尤其是太阳能电池转化和LED灯发光等领域引起了人们的广泛重视。

国内外研究者在下转换材料的制备、性能调控及发光机理等方面开展了大量研究工作。其中无机有机杂化材料，如稀土配合物，它们的吸收源于有机分子的能级跃迁，再将能量传递给稀土离子并发射出稀土离子的特征光谱。因此这类材料的吸收和发射特性可分别通过调节配体和金属离子来优化，且斯托克斯位移往往较大，发光效率较高，光转换性能比较理想，被认为是最有前途的下转换材料。

铋毒性低，对环境友好，具有广泛的药物应用价值且成本低廉。将Bi³⁺掺入到NaREF₄基质中可以提高下转换荧光的强度，利用铋作为基质的Bi₂O₃: Yb/Er 具有非常好的荧光性能，掺杂不同稀土发光离子的含铋新基质 NaBiF₄也已被报道，NaBiF₄化合物是一种六方相晶体结构，属于P-3(147)空间点群，晶格常数为a＝b＝6.144埃，c＝3.721埃。

发明内容

本发明的目的之一提供一种通过高温热解法制备的新型的下转换纳米材料。为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型多功能下转换纳米材料，化学表达式为：NaBiF₄:Yb,Tm。

本发明还公开了上述新型多功能下转换纳米材料在紫外-可见光激发下发射近红外光，以实现医学成像功能。

本发明还公开了上述新型多功能下转换纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）分别使用硝酸铋、硝酸镱和硝酸铥作为铋源、镱源和铥源，以PVP为表面活性剂，真空110℃～120℃条件下将上述前驱体分散在乙二醇和十八烯混合溶剂中保持0.5h～0.8h，获得透明均匀的溶液A；

（2）室温下将无机氟化物和钠源溶解在甲醇中，搅拌1～1.5h形成溶液B；

（3）室温下将B溶液加入到A溶液中，形成乳白色混合溶液C，进行搅拌；

（4）升温至110℃～120℃并抽真空，保持0.5h～1h；

（5）通氮气升温至140℃～150℃，反应0.5h～1h，降温；

（6）通过静置过滤或离心分离，得到白色沉淀D ；

（7）乙醇洗涤沉淀D，干燥后得到Yb和Tm离子掺杂的NaBiF₄纳米粒子。