[发明专利]一种醇类辅助制备长余辉纳米晶体的方法

说明书

本发明提供一种醇类辅助制备铝基长余辉纳米晶体的方法。所述方法为：在加热的条件下，将有机金属化合物前驱体溶于高沸点非极性或高沸点弱极性溶剂中，向所得混合液中加入醇类极性溶剂，混匀，将所得溶液转移到高压釜中，进行溶剂热反应，得到铝基长余辉纳米晶体材料。本发明制备长余辉纳米晶体所采用的技术方法具有工艺简单、操作简便、合成温度低、能耗低的特点，即通过高温热分解反应可直接实现高质量铝基长余辉纳米晶体的制备，所得高结晶度的长余辉纳米晶体尺寸可控、形貌可调、单分散性好，长余辉性能优异。

技术领域

本发明涉及长余辉发光纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种醇类辅助制备尺寸可控、单分散性好，发光性能优异的铝基长余辉纳米晶体的方法。

背景技术

长余辉发光材料是指在除去激发光源后在热扰动下仍然能够持续发光的一类材料。移除激发源以后，持续发光的时间能从秒级到数天不等。近年来，长余辉材料由于其独特的优势，在太阳能转换、军事、消防应急、交通运输得到了广泛的研究和应用。尤其在生物医疗领域，近红外长余辉纳米材料由于具有完全无背景的发光优势得到了研究人员的广泛重视。目前常见的近红外长余辉材料基质都是以镓酸盐为主，但是镓酸盐成本高昂，限制了其大批量、规模化应用。

作为镓的同族元素，铝一直以来在取代镓成为长余辉基质的组成材料上被寄予厚望。然而由于铝酸锌基质材料中的反位缺陷含量很低(＜1％)，限制了其作为长余辉基质材料上的应用。为了提高铝酸锌材料中缺陷浓度，研究人员尝试了不同的方法。比如在溶胶凝胶法的基础上使用不同的热处理方式，但这一方法需要很高的热处理温度，且形貌可控性差，得不到尺寸均一的纳米晶体。另外还有往铝酸锌材料中掺杂其他元素，调节组分提高缺陷浓度的方法，但这使得合成体系变得复杂，且形貌可控性差。

发明内容

本发明的目的之一是提供尺寸可控、形貌可调、单分散性好，有着高结晶度的铝基长余辉纳米晶体。

本发明所提供的铝基长余辉纳米晶体，以铝酸盐为基质，掺杂有过渡金属离子和/或稀土离子；

所述铝酸盐可为铝酸锌、铝酸锶、铝酸钙、铝酸镁、铝酸镁锌、铝酸锌锶、铝酸镁锶、镓铝酸盐、铟铝酸盐、锗铝酸盐、镓锗铝酸盐、锡铝酸盐、硅铝酸盐、硼铝酸盐、镧铝酸盐、钆铝酸盐等；

所述过渡金属离子可为二价锰离子、四价锰离子、镍离子和/或三价铬离子；

所述稀土离子可为二价铕离子、三价镝离子、三价镱离子、三价铈离子、三价镨离子、三价钬离子、三价铥离子、三价钕离子、三价钷离子、三价铒离子、三价铽离子中的一种或几种的混合物；

所述铝基长余辉纳米晶体具体可为ZnAl₂O₄:Cr。

所述铝基长余辉纳米晶体，其形状为珊瑚状或方形，粒径可为7～98纳米，颗粒尺寸的相对标准偏差小于23％，余辉衰减曲线得到平均寿命最长可达295秒。

本发明的目的之二是提供一种操作简便、合成温度低、能耗低的制备铝基长余辉纳米晶体材料的方法，以克服现有合成技术上的缺点和不足，实现长余辉纳米材料尺寸可调，颗粒的单分散性好，长余辉性能优异的目的。

本发明所提供的制备铝基长余辉纳米晶体材料的方法，为：在高沸点非极性或高沸点弱极性溶剂中，高温热分解有机金属化合物前驱体，并引入极性溶剂小分子醇类调控颗粒尺寸及形貌，经溶剂热法制备得到铝基长余辉纳米晶体材料。

具体地，所述制备铝基长余辉纳米晶体材料的方法，包括如下步骤：在加热的条件下，将有机金属化合物前驱体溶于高沸点非极性或高沸点弱极性溶剂中，向所得混合液中加入醇类极性溶剂，混匀，将所得溶液转移到高压釜中，进行溶剂热反应，得到含铝基长余辉纳米晶体材料的反应液。

上述方法中，所述有机金属化合物前驱体包括：形成铝酸盐的前驱体、过渡金属盐和/或稀土盐，其中所述过渡金属盐和/或稀土盐的阴离子为有机酸根阴离子；