[发明专利]一种纳米晶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米晶及其制备方法与应用。所述的纳米晶为单斜晶相氧化铒掺杂氧化钆纳米晶。本发明提供的纳米晶为单斜晶相氧化铒掺杂氧化钆纳米晶，具有粒径小，铒离子掺杂可控的优点。通过采用固相烧结法结合液相激光烧蚀技术制备单斜晶相氧化铒掺杂氧化钆纳米晶，该方法制备过程简单且环保。这种纳米晶具有低的细胞毒性和优异的上、下转换双模荧光功能，可应用于生物成像和LED照明领域，该纳米晶是一种优良的荧光材料。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种纳米晶及其制备方法与应用。

背景技术

氧化钆是一种广泛使用的金属氧化物材料，因为氧化钆的声子能量较低，而且物理化学性质稳定，适合用作荧光材料的发光基质。此外，钆离子容易被其他的稀土离子替位掺杂，能够通过灵活控制掺杂离子来调控荧光性能，因此，稀土掺杂氧化钆多功能材料受到了研究者们的广泛关注。

得益于稀土离子独特的电子结构和物理化学性质，稀土发光材料近年来受到了广泛的关注。目前稀土发光材料已经被应用于照明、显示、医学成像、防卫等领域。铒离子由于具有独特的能级结构，同时具备上转换和下转换发光的特性，这使得相比其他的稀土离子，铒离子的应用场景更为丰富。所谓上转换发光，是指材料吸收较低光子能量的光后发出较高光子能量光的现象，而下转换发光是指材料吸收较高光子能量的光后发出较低光子能量光的现象。

晶体结构能够影响到材料的发光特性，目前对氧化钆纳米晶的研究主要集中在立方相的氧化钆，对单斜相稀土掺杂氧化钆纳米晶的研究则相对少很多。这主要是因为单斜相稀土掺杂氧化钆的合成需要相对极端的条件。目前合成单斜相稀土掺杂氧化钆的方法主要有燃烧法。燃烧法需要在制备过程中收集燃烧后飘散在空气中的粉尘，燃烧法容易造成粉尘污染，而且粉尘也不容易收集。液相激光法是一种用脉冲激光烧蚀水中的靶材，在靶材局部区域产生极端的高温高压环境，从而获得目标靶材的纳米材料的方法。相比于燃烧法，液相激光烧结法制备出的纳米颗粒由于是在水中，所以产物能更容易被收集，同时大大降低了粉尘污染的风险。但是目前还未有利用液相激光法制备出单斜相稀土掺杂氧化钆纳米材料，因此有必要开发一种利用液相激光法制备单斜晶相稀土掺杂氧化钆纳米晶的方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种纳米晶；本发明的目的之二在于提供这种纳米晶的制备方法；本发明的目的之三在于提供这种纳米晶在LED照明或生物荧光成像领域中的应用；本发明的目的之四在于提供一种荧光材料。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供一种纳米晶，所述的纳米晶为单斜晶相氧化铒掺杂氧化钆纳米晶。

优选的，所述纳米晶的粒径范围为5nm-120nm；进一步优选的，所述纳米晶的粒径范围为5nm-100nm；再进一步优选的，所述纳米晶的粒径范围为10nm-80nm。

优选的，所述氧化铒与氧化钆的摩尔比为1：(3-400)；进一步优选的，所述氧化铒与氧化钆的摩尔比为1：(4-300)；再进一步优选的，所述氧化铒与氧化钆的摩尔比为1：(4-200)。

本发明第二方面提供根据本发明第一方面所述的纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

将钆源和铒源混合，然后将混合物料进行固相烧结，再将烧结产物进行液相激光熔蚀，得到所述的纳米晶。

优选的，所述钆源包括氧化钆、醋酸钆和碳酸钆中的至少一种；进一步优选的，所述钆源包括氧化钆和醋酸钆中的至少一种。

优选的，所述铒源包括氧化铒和醋酸铒中的至少一种；进一步优选的，所述铒源为氧化铒。

优选的，所述钆源的纯度为99％；进一步优选的，所述钆源的纯度为99.9％；再进一步优选的，所述钆源的纯度为99.99％。