[发明专利]一种制备蝴蝶结形掺铽四氟钆钠绿色发光纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备研究领域，具体说涉及一种制备蝴蝶结形掺铽四氟钆钠绿色发光纳米材料的方法。

背景技术

稀土四氟化物由于具有丰富的4f能级和较低的声子能，是目前高效稀土离子掺杂发光基质之一。掺铽四氟钆钠NaGdF₄:Tb³⁺是一种重要的绿色发光材料，具有重要应用。已经采用沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、前驱体热解法、水热与溶剂热法、多元醇法、高沸点配位溶剂法、静电纺丝法等方法，制备了NaGdF₄:Tb³⁺纳米晶、纳米棒、片状、空心管状结构、纳米线、纺锤形等纳米材料。蝴蝶结形掺铽四氟钆钠NaGdF₄:Tb³⁺纳米材料是一种新型的绿色发光材料，将在发光与显示、生物标记、防伪、医学检测、太阳能电池、化学与生物传感器、纳米器件等领域得到重要应用，具有广阔的应用前景。目前，未见蝴蝶结形掺铽四氟钆钠NaGdF₄:Tb³⁺纳米材料的报道。

以DNA为模板合成无机纳米材料已有报道。例如，刘宪华等采用DNA为模板组装了氧化锌纳米链(中国发明专利，申请号：200910229007.X)；徐慧等采用DNA为模板制备了金属纳米导线(中国发明专利，申请号：200810031316.1)；李娜等采用DNA为模板制备了链状氟化钡纳米球(中国发明专利，申请号：200810079482.9)；董相廷等采用DNA为模板制备了掺铕氟化镧多孔纳米球(中国发明专利，申请号：201010550250.4)。目前，未见采用DNA为模板制备蝴蝶结形NaGdF₄:Tb³⁺纳米材料的报道。

本发明采用鲱鱼精DNA为模板，以六水合硝酸钆Gd(NO₃)₃·6H₂O、氧化铽Tb₄O₇和氟化钠NaF为原料，以去离子水为溶剂，应用水热法，在最佳的实验条件下，制备出了蝴蝶结形NaGdF₄:Tb³⁺纳米材料，在本发明中，掺杂的铽离子的摩尔百分数为5％，标记为NaGdF₄:5％Tb³⁺，即本发明所制备的是蝴蝶结形NaGdF₄:5％Tb³⁺纳米材料。

发明内容

在背景技术中的制备NaGdF₄:Tb³⁺纳米晶、纳米棒、片状、空心管状结构、纳米线、纺锤形等纳米材料，采用了沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、前驱体热解法、水热与溶剂热法、多元醇法、高沸点配位溶剂法、静电纺丝法等方法；以DNA为模板合成了纳米链、纳米导线、纳米球和多孔纳米球等形貌的无机纳米材料。背景技术中所使用的模板剂、制备产物的形貌都与本发明的方法不同。本发明采用鲱鱼精DNA为模板，应用水热法，制备出了蝴蝶结形NaGdF₄:5％Tb³⁺绿色发光纳米材料。

本发明是这样实现的，将鲱鱼精DNA溶于去离子水中，配制一定浓度的鲱鱼精DNA水溶液。用硝酸HNO₃溶解Tb₄O₇后蒸发得到Tb(NO₃)₃晶体，加入去离子水，得到Tb(NO₃)₃溶液，再加入Gd(NO₃)₃·6H₂O得到Gd(NO₃)₃和Tb(NO₃)₃的混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到Gd(NO₃)₃和Tb(NO₃)₃的混合溶液中，再加入NaF溶液进行沉淀，将得到的混合物转移到水热反应釜中进行水热处理，之后将沉淀进行离心分离、无水乙醇洗涤和真空干燥处理后，得到蝴蝶结形NaGdF₄:5％Tb³⁺绿色发光纳米材料。其步骤为：

(1)配制混合溶液