[发明专利]一种单红光发射复合纳米荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种NaErF₄：Tm³⁺/CDs复合纳米荧光粉及其制备方法。以油酸为络合剂，氢氧化钠、氟化铵为钠源、氟源，以及所需稀土氧化物为原料在水热的条件下制备得到NaErF₄：Tm³⁺纳米粉体，与使用柠檬酸、硫脲、丙酮制备得到的硫氮共掺的碳量子点进行复合，制备得到NaErF₄：Tm³⁺/CDs复合纳米荧光粉。本发明制备的NaErF₄：Tm³⁺/CDs复合纳米荧光粉具有强烈的红色上转换发光，样品整体呈现出单色的红光发射，由于生物组织存在特殊的“光谱学窗口”，在红光和红外光谱带(700nm‑1500nm)的吸收比较小，并且上转换发光材料对生物组织细胞无杀伤力以及自发背景荧光弱等优点，在生物成像、分析检测技术、生物治疗等诸多领域将有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于上转换纳米发光材料技术领域，具体涉及将以油酸为络合剂水热法制备的NaErF₄：Tm³⁺纳米粉体与柠檬酸、硫脲和丙酮水热法制备出的硫氮共掺碳量子点复合，制备出的一种单红光发射复合纳米荧光粉。

背景技术

稀土掺杂上转换发光材料能在近红外光激发下产生可见光，并具有发光寿命长，光稳定性优异、穿透力强、无背景荧光等特点，因此上转换纳米材料近年来在生物医学等领域受到广泛关注。能够将近红外光转换成可见光的上转换发光材料在随着生物医学技术的不断发展得到了广大研究者的青睐，由于生物组织存在特殊的“光谱学窗口”，在红光和红外光谱带的吸收比较小，红光或者近红外光上转换发光材料备受欢迎。发光中心和敏化离子共掺的氟化物上转换发光材料不仅声子能量低，且其上转换效率高，物理化学性质相对稳定等诸多优点，是目前公认的上转换发光效率最高的材料之一，但是大多数材料的发射峰波长都位于600nm以下，对生物医学领域的研究存在着一定的制约因素。我们需要找到一种能够在波长为600nm附近发射红光的上转换发光材料，并具有较高的发射强度及发光效率。

将两种或者两种以上的材料进行复合，能够提高材料的性能而且还有可能产生新的特性，将上转换发光材料进行复合已经成为研究热点之一。碳量子点(CDs)作为一种新型的荧光纳米材料，因其在生物应用中具有无毒无害的特点，适合与上转换纳米发光材料进行复合。基于在材料中引入中间能级进行能量传递的思想，我们可以制备出一种与稀土离子能级相适应的碳量子点，并进行复合，通过碳量子点LUMO能级将能量传递给Er³⁺：⁴F_9/2能级，来进一步增强材料的红色上转换发光强度，使其具备能够代替传统发光材料的特点，从而实现在生物领域的更多应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种单红光发射复合纳米荧光粉的制备方法，使其具备能够代替传统发光材料的特点，从而实现在生物领域的更多应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种单红光发射复合纳米荧光粉，制备方法包括以下步骤：

1)将镧系稀土氧化物制备成稀土硝酸盐水溶液备用，称取氢氧化钠溶于去离子水中，加入无水乙醇和油酸，搅拌至澄清透明溶液，与稀土硝酸盐水溶液均匀混合，将氟化铵溶液缓慢滴加至上述溶液中，搅拌20-30min，转移至聚四氟乙烯内胆的水热釜中，置于烘箱内反应一段时间后，离心、洗涤、烘干、研磨，得到NaErF₄：Tm³⁺纳米粉体；

2)将柠檬酸和硫脲溶于丙酮中制成前驱体溶液，将前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内胆的水热釜中，置于烘箱水热反应一段时间后，自然冷却，高速离心，取出溶液待用，在溶液中加入石油醚和乙酸乙酯，分离出硫氮共掺的碳量子点溶液，将碳量子点溶液分散在乙醇中待用；