[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明公开一种TiO₂:W纳米颗粒、其制备方法及应用，属于荧光材料技术领域。本发明的TiO2:W纳米颗粒，通过下述过程获得：（1）将Ti(OEt)₄、WCl₆、十八烯、油胺、油酸、十八醇和氟化铵混合得混合物；（2）混合物在氮气氛围下加热到55~65℃开始抽真空，并在真空状态下加热到100~120℃保持10 min~30min；（3）随后在氮气氛围中升温到270~290℃，并保温0.5 h~1.5 h，反应完成后，体系降至55~65℃，加入丙酮进行沉淀，离心，清洗固体，即得。本发明制备的TiO₂:W与上转换纳米颗粒的复合，上转换纳米颗粒的发光性能得到有效提高，最高达到17倍。

技术领域

本发明属于荧光材料领域，具体涉及一种基于TiO₂: W纳米晶的上转换发光材料及其制备方法。

背景技术

上转换发光是指将两个或两个以上的低能光子转换为一个高能光子的光学过程。稀土上转换发光材料具有光谱丰富、发射谱线窄、发光寿命长、光学稳定性好等优点，在医学成像、生物传感、三维显示、光动力治疗、太阳能光催化及太阳能电池等领域极具应用前景。然而，在稀土上转换发光材料中，稀土离子吸收截面较小、激发谱带较窄且中间态能级丰富的特征使其上转换发光效率较低。至今，人们已尝试多种增强稀土上转换发光的方法，但是距离实际应用仍有一定的距离。获得高效的上转换发光依然是发展和利用稀土上转换发光材料的主要挑战。近年来，利用贵金属或半导体纳米晶的局域表面等离子体共振（LSPR）效应对发光过程的局域电磁场进行调控，是增强上转换发光的最有效方法之一（ACSAppl. Mater. Interface, 2021, 13:2674; Nano Energy, 2019, 61: 211; Nanoscale2018, 10:6270; Ceram Int., 2019, 45: 21557）。相比于贵金属纳米晶，半导体纳米晶具有成本低廉，LSPR效应易调控等优点，为了进一步提高稀土上转换发光材料的发光强度和效率，当务之急是寻找一种LSPR效应显著半导体纳米晶材料，并与上转换发光材料有效耦合。

发明内容

本发明的目的是提供一种TiO₂: W纳米颗粒、其制备方法及应用。本发明先制备尺寸均匀、分散性良好、LSPR效应显著的高质量钨掺杂二氧化钛（TiO₂:W）纳米颗粒，由本发明制备的TiO₂:W纳米颗粒作为LSPR效应的中心，应用于稀土掺杂上转换发光纳米材料，利用LSPR效应增强稀土离子在近红外波段的光吸收，提高稀土掺杂上转换发光材料的发光。

本发明所要解决的技术问题是利用TiO₂:W纳米颗粒的LSPR效应提升稀土掺杂上转换发光材料的发光强度，通过构筑TiO₂:W与上转换纳米颗粒的复合结构，借助LSPR效应影响上转换发光过程，有效提高稀土掺杂材料的上转换发光。

本发明提供了一种基于TiO₂:W纳米晶LSPR效应增强上转换发光的复合材料的制备方法，该复合材料结构分为两类：（1）层状结构，分为上下两层，下层是二氧化硅（SiO₂）包覆的TiO₂:W纳米晶，上层是稀土掺杂上转换纳米材料；（2）核壳结构，将TiO₂:W纳米晶吸附在稀土掺杂上转换纳米颗粒表面。

基于上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种TiO2:W纳米颗粒，通过下述过程获得：

（1）将Ti(OEt)₄、WCl₆、十八烯、油胺、油酸、十八醇和氟化铵混合得混合物；

（2）混合物在氮气氛围下加热到55~65 ℃开始抽真空，并在真空状态下加热到100~120 ℃保持10 min~30 min；