[发明专利]上转换荧光材料稀土掺杂NaYF4纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以纯六方相NaYF₄为基质，掺杂Yb³⁺、Er³⁺离子的上转换荧光纳米晶的制备方法。本发明属荧光纳米材料制备技术领域。

背景技术

上转换材料是指在长波辐射激发下，可以发射出比激发光源波长短的荧光材料。上转换发光纳米颗粒被广泛用于生物荧光标记、太阳能电池以及光通信领域的红外光电探测器。目前，稀土离子掺杂NaYF₄材料是目前所知的近红外-可见上转换发光材料中量子效率最高的材料(Applied Physics Letters,1972;21:159-160)。在不同的温度和压力条件下，NaYF₄可能出现二种不同的晶体结构形式：立方相和六方相，其中稀土掺杂六方相NaYF₄材料的上转换强度比同样组分条件下的立方相NaYF₄材料高一到两个数量级(J. Mater. Chem., 2009, 19, 3546–3553)。因此在材料合成过程中有效的控制NaYF₄的相组成对于其上转换发光性能的优化具有极其重要的意义。

目前六方相NaYF₄荧光基质材料的制备方法较多采用热分解、共沉淀、溶剂热等方法。其制备温度至少在300℃左右(Nano Lett., Vol. 7, No. 3, 2007)，加热时间长达数天(Nature, Vol 463,25 February 2010)，且常要求真空条件(J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6426)，需要有毒的有机金属前驱体。因此，采用简单易行且环保的方法制备出纯六方相的纳米级NaYF₄发光颗粒，具有重要的潜在应用价值。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种上转换荧光材料纯六方相NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶的制备方法，该方法基本特点是以油酸等有机溶剂作为反应溶剂，在200℃加热24h条件下，制备出纯六方相、高发光强度的纳米级上转换NaYF₄荧光颗粒。本发明一种上转换荧光材料稀土掺杂NaYF₄纳米晶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(a).以稀土氧化钇(Y₂O₃)、氧化铒(Er₂O₃)、氧化镱(Yb₂O₃)为起始原料，溶解于质量浓度为68%的浓硝酸中，然后再加去离子水，配制成浓度分别为0.2176mol/L、0.00814mol/L、1.014mol/L的稀土离子溶液备用；

(b).称量0.4g氟化氨、1.0g乙醇钠备用；

(c).取50ml有机溶剂；

(d).将步骤(a)配制的稀土离子溶液按一定摩尔比例Y:Yb:Er=(1-x-y):x:y，其中x=0.18~0.20，y=0.01~0.02，配合后置于80℃的烘干箱中干燥12小时备用；

(e).将步骤(d)制得的干燥物分散于步骤(c)称取的油酸溶剂中，并加入步骤(b)称量的氟化氨、乙醇钠原料，80℃恒温空气气氛下搅拌30分钟后备用；

(f).将步骤(e)得到的产物转移到体积为100ml聚四氟乙烯容器中，置于水热釜进行密封，放置于烘箱中在60~250℃下进行2~24hr小时保温进行溶剂热处理；随炉冷却后，离心分离产品，用去离子水与乙醇交替清洗，产品放入80℃烘箱，干燥20小时后，即得到上转换荧光基质材料纯六方相NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶颗粒。

其反应过程为： Ln³⁺+OA→Ln-OA （Ln=Y,Er,Yb）

               Ln-OA+Na⁺+4F^-→NaLnF₄+OA（OA为油酸）

本发明的NaYF₄纳米晶制备方法具有以下特点和优点：

(1)使用本方法制备出的纳米级上转换NaYF₄荧光材料为完全六方相；