[发明专利]一类稀土离子掺杂的钨酸复盐上转换超细纳米发光材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一类稀土离子掺杂的钨酸复盐上转换超细纳米发光材料及其制备方法和应用。其化学组成表达式为：ARE_1‑x‑y(WO₄)₂:Er_xYb_y，其中，A为Na、K中的一种离子，RE为La、Y、Gd、Lu中的一种稀土离子，x为掺杂离子Er³⁺取代基质中稀土离子RE离子的量，y为掺杂离子Yb³⁺取代基质中稀土离子RE的量，x的取值范围为0.001≤x≤5，y的取值范围为5＜y≤25。该纳米发光材料为尺寸小于30 nm、颗粒大小均一、形貌可控的二维双锥形纳米晶，具有良好的发光性能和更高的温度敏感性能。另外，该发光材料的制备工艺简单，操作安全，且易于得到分散性良好的纳米晶，在作为发光材料和应用于荧光温度探针等方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域。更具体地，涉及一类稀土离子掺杂的钨酸复盐上转换超细纳米发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

上转换发光材料是具有反-斯托克斯定律的发光材料，即在近红外980 nm的连续光源的激发下，通过离子间的能量传递发射出在可见光范围内的光。自1960年中期，Ovsyankin和 Feofilov 首次发现在稀土离子中存在上转换现象后，其具有光稳定性强、发射带窄、荧光寿命长、化学稳定性高、潜在的生物毒性低等优点；另外，上转换荧光纳米材料采用近红外连续激发光源激发，还使其具有较大的光穿透深度、无光闪烁和光漂白、无生物组织自发荧光以及对生物组织几乎无损伤等显著优点，使这种材料已成为很多领域乃至交叉科学的应用研究热点。

上转换发光均发生在稀土离子掺杂的化合物中，主要有氟化物、氧化物、含硫化物、氟氧化物、卤化物等，氟化物（如NaYF₄）具有较高的物理化学稳定性和高上转换效率，使其常作为上转换发光的基质材料。但是，当这类材料作为晶体或玻璃的基质材料时，其化学稳定性和机械强度差，抗激光损伤阈值低，因此，我们在选择上转换的基质材料时常常考虑其优点或劣势。

白钨矿型复式钨酸盐类化合物ARE(MO₄)₂ （A = K, Na; RE = La, Y, Gd, Lu; M= W, Mo）稀土纳米材料常常作为掺杂稀土离子的上转换基质材料，钨酸盐拥有良好的物理化学性能，是典型的自激发型发光材料，不需要其他激活离子的掺杂也能够发光；另外，钨酸盐的发光光谱非常稳定，本征光谱带很宽，整个光谱占据了可见光的大部分，在钨酸盐中掺入一些激活离子，进入钨酸盐的点阵中，能够发出特殊性质的光。

目前，以钨酸复盐作为上转换基质材料的研究日趋频繁，但得到的样品多为微米级材料，为了使这类上转换基质材料应用于荧光温度探针，则对温度的敏感度要求应更高，且需要得到样品颗粒尽可能小的材料。目前已报道的颗粒尺寸在15～20 nm的NaYF₄: Er,Yb纳米晶，在503 K时的绝对温度敏感参数为7.3×10^-3 K^-1；而已报道的颗粒尺寸在1～6 um的NaY(WO₄)₂: Er, Yb微晶，在515 K时的绝对温度敏感参数为1.12×10^-2 K^-1。因此，开发一种产品颗粒小且形貌可控、尺寸均一、具有更高温度敏感性能的上转换基质发光材料，对于作为发光材料和应用于荧光温度探针等具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有上转换基质材料的缺陷和不足，提供一类尺寸小（小于30 nm）、颗粒大小均一，形貌可控，热稳定性和单分散性好，具有良好的发光性能，且具有更高温度敏感性能的稀土离子掺杂的钨酸复盐上转换超细纳米发光材料。

本发明目的是提供一类稀土离子掺杂的钨酸复盐上转换超细纳米发光材料。

本发明另一目的是提供所述稀土离子掺杂的钨酸复盐上转换超细纳米发光材料的制备方法。