一種稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料及其制備方法和應用技術

本發(fā)明專利技術公開了一種稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料及其制備方法和應用，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料為單斜相的Na

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料及其制備方法和應用
本專利技術屬于納米發(fā)光材料
，尤其涉及一種稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料及其制備方法和應用。
技術介紹
稀土摻雜納米發(fā)光材料具有背景干擾弱、熒光壽命長、激發(fā)能量低和組織滲透深等優(yōu)點，在照明顯示、藥物運輸、生物醫(yī)學成像、生物標記等領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景，是近年來國內(nèi)外的研究熱點。稀土摻雜納米發(fā)光材料是由晶體基質(zhì)材料和稀土摻雜離子組成，其中，基質(zhì)材料對發(fā)光性能有著至關重要的影響。相對于其他的基質(zhì)材料，氟化物具有穩(wěn)定的物理化學性能，較低的聲子能量，是一種良好的發(fā)光基質(zhì)材料。目前關于稀土摻雜氟化物發(fā)光基質(zhì)材料的研究主要集中在氟化釔鈉(NaYF4)，氟化釓鈉(NaGdF4)或氟化釔鋰(LiYF4)等堿金屬稀土氟化物體系，對堿金屬過渡金屬氟化物體系的研究很少，尤其是基于過渡金屬鋯的堿金屬過渡金屬氟化物體系的研究更是極少報道。
技術實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料及其制備方法和應用。專利技術人研究發(fā)現(xiàn)，通過高溫共沉淀方法，可以制備得到單分散、形貌均一的具有較強的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光的稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料，所述發(fā)光材料為單斜相的Na5Zr2F13納米材料。所述稀土摻雜氟化鋯鈉基納米材料是一種性能優(yōu)良的納米發(fā)光基質(zhì)材料，其在發(fā)光成像、生物應用等領域有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ撝苽浞椒ǖ暮铣蓷l件容易控制，制備出的稀土摻雜氟化鋯鈉基納米顆粒的分散性、均一性和重復性較好，且其發(fā)光性能良好。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，所述材料的化學式為：Na5Zr2F13:x％Ln3+，其中，0≤x≤50，Ln3+選自Ce、Yb、Er、Tm、Ho、Eu、Gd、Tb、Dy、Sm、Nd和Pr中的一種或多種。優(yōu)選地，0≤x≤40；還優(yōu)選地，0≤x≤30。作為示例性地，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料可以是Na5Zr2F13:x％Eu3+，其中，0≤x≤50；優(yōu)選地，0≤x≤40；還優(yōu)選地，0≤x≤30；具體為Na5Zr2F13:10％Eu或Na5Zr2F13:20％Eu。作為示例性地，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料還可以是Na5Zr2F13:x1％Yb3+/x2％Er3+，其中，0≤x1+x2≤50；優(yōu)選地，0≤x1+x2≤40；還優(yōu)選地，0≤x1+x2≤30；進一步優(yōu)選地，10≤x1≤30，0≤x2≤10。根據(jù)本專利技術，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料為晶體，所述晶相結(jié)構(gòu)為單斜相。根據(jù)本專利技術，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料為納米結(jié)構(gòu)，其粒徑為10～60納米，優(yōu)選20～30納米，更優(yōu)選為24～27納米。本專利技術還提供上述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：S1、將稀土醋酸鹽、醋酸鋯溶于溶劑中；S2、將步驟S1中得到的溶液與溶有氟化銨和氫氧化鈉的醇溶液混合，然后升溫除去醇；S3、將步驟S2中除去醇后的溶液加熱反應，制備得到所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料。根據(jù)本專利技術，在S1中，將稀土醋酸鹽、醋酸鋯溶于溶劑中的方法可為：將稀土醋酸鹽、醋酸鋯，與溶劑混合，在惰性氣體保護下將其加熱升溫至100～200℃(優(yōu)選為120～180℃)并保溫20～90分鐘(優(yōu)選為30～60分鐘)，以使稀土醋酸鹽、醋酸鋯溶解，然后冷卻。根據(jù)本專利技術，所述稀土醋酸鹽選自醋酸鈰、醋酸鐿、醋酸鉺、醋酸銩、醋酸鈥、醋酸銪、醋酸釓、醋酸鋱、醋酸鏑、醋酸釤、醋酸釹、醋酸鐠中的至少一種；所述溶劑選自油酸和十八胺的混合溶劑。根據(jù)本專利技術，所述稀土醋酸鹽和醋酸鋯的摩爾比為(0.50～0.10):(0.50～0.90)，還優(yōu)選為(0.30～0.10):(0.70～0.90)。根據(jù)本專利技術，所述稀土醋酸鹽和溶劑的摩爾比為(0.50～0.10):(50～80)，還優(yōu)選為(0.30～0.10):(70～80)。根據(jù)本專利技術，所述混合溶劑中油酸和十八烯的摩爾比為1:(0.5～5)，還優(yōu)選為1:(1～3)。根據(jù)本專利技術，在S2中，所述氟化銨和氫氧化鈉的摩爾比為7:1～5；優(yōu)選為7:2～3。根據(jù)本專利技術，在S2中，所述氟化銨和醇的摩爾體積比為5～10mmol/mL，優(yōu)選為7～8mmol/mL。根據(jù)本專利技術，在S2中，所述醇溶劑選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一種。根據(jù)本專利技術，在S2中，所述醋酸鋯和氟化銨的摩爾比為0.50～0.90:7，優(yōu)選為0.70～0.90:7。根據(jù)本專利技術，在S2中，所述升溫除去醇的具體步驟可為：將上述混合體系置于惰性氣氛下，升溫至40～100℃(優(yōu)選為50～100℃)并保溫20～90分鐘(優(yōu)選為30～60分鐘)。根據(jù)本專利技術，在S3中，所述加熱反應的溫度優(yōu)選為250～350℃(優(yōu)選為280～300℃)，所述加熱反應的時間為1～4小時(優(yōu)選為1～2小時)。根據(jù)本專利技術，在S3中，所述加熱反應結(jié)束后，冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥，得到所述的稀土摻雜氟化鋯鈉基材料。本專利技術所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料是一種納米發(fā)光材料，可以用作上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光理想的基質(zhì)材料。本專利技術還提供上述稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料的應用，其可以用作上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光的基質(zhì)材料；可用于發(fā)光成像、生物應用等領域。本專利技術的有益效果在于：本專利技術提供了一種稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料及其制備方法和應用，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料為單斜相的Na5Zr2F13納米材料，所述Na5Zr2F13納米發(fā)光材料的粒徑為10～60納米；所述制備方法是采用醋酸鋯作為Zr的金屬鹽，利用高溫共沉淀法合成出了稀土摻雜氟化鋯鈉基Na5Zr2F13納米發(fā)光材料，所述材料的合成條件容易控制，重復性好，制備出的納米發(fā)光材料分散性、均一性和重復性較好；所述Na5Zr2F13稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料的發(fā)光性能良好，是可以用作上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光理想的基質(zhì)材料，在發(fā)光成像、生物應用等領域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α８綀D說明圖1中的a)、b)和c)分別為實施例1中單斜相Na5Zr2F13:20％Yb/2％Er納米發(fā)光材料的低分辨透射電鏡圖、高分辨透射電鏡圖和X射線粉末衍射圖。圖2是實施例1中單斜相Na5Zr2F13:20％Yb/2％Er納米發(fā)光材料在980nm激光器激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光光譜圖。圖3是實施例2中單斜相Na5Zr2F13:20％Yb/1％Tm納米發(fā)光材料在980nm激光器激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光光譜圖。圖4是實施例3中單斜相Na5Zr2F13:20％Yb/1％Ho納米發(fā)光材料在980nm激光器激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光光譜圖。圖5是實施例4中單斜相Na5Zr2F13:10％Eu納米發(fā)光材料下轉(zhuǎn)移激發(fā)和發(fā)射光譜圖。圖6是實施例5中單斜相Na5Zr2F13:10％Ce/10％Tb納米發(fā)光材料下轉(zhuǎn)移激發(fā)和發(fā)射光譜圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不是用于限制本專利技術的保護范圍。此外，應理解，在閱讀了本專利技術所記載的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落如本專利技術的保護范圍。本實施例中，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基納米發(fā)光材料的低分辨透射電鏡圖和高分辨透射電鏡圖是在儀器型號為JEM-2010，廠家為JEOL的儀器下測試得到的。所述稀土摻本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，其特征在于，所述材料的化學式為：Na

【技術特征摘要】
1.一種稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，其特征在于，所述材料的化學式為：Na5Zr2F13:x％Ln3+，其中，0≤x≤50，Ln3+選自Ce、Yb、Er、Tm、Ho、Eu、Gd、Tb、Dy、Sm、Nd和Pr中的一種或多種。2.根據(jù)權利要求1所述的稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，其特征在于，0≤x≤40；優(yōu)選地，0≤x≤30。3.根據(jù)權利要求1或2所述的稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，其特征在于，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料是Na5Zr2F13:x％Eu3+，其中，0≤x≤50；優(yōu)選地，0≤x≤40；優(yōu)選地，0≤x≤30。4.根據(jù)權利要求1-3所述的稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，其特征在于，所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料是Na5Zr2F13:x1％Yb3+/x2％Er3+，其中，0≤x1+x2≤50；優(yōu)選地，0≤x1+x2≤40；優(yōu)選地，0≤x1+x2≤30；優(yōu)選地，10≤x1≤30，0≤x2≤10。5.根據(jù)權利要求1-4所述的稀土摻雜氟化鋯鈉基材料，其特征在于，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料為晶體，所述晶相結(jié)構(gòu)為單斜相；優(yōu)選地，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料為納米結(jié)構(gòu)，其粒徑為10-60納米，優(yōu)選20～30納米，更優(yōu)選為24～27納米。6.權利要求1-5所述的稀土摻雜氟化鋯鈉基材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：S1、將稀土醋酸鹽、醋酸鋯溶于溶劑中；S2、將步驟S1中得到的溶液與溶有氟化銨和氫氧化鈉的醇溶液混合，然后升溫除去醇；S3、將步驟S2中除去醇后的溶液加熱反應，制備得到所述稀土摻雜氟化鋯鈉基材料。7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在S1中，將稀土醋酸鹽、醋酸鋯溶于溶劑中的方法可為：將稀土醋酸鹽、醋酸鋯，與溶劑混合，在惰性氣體保護下將其加熱升溫至100～200℃(優(yōu)選為120～180℃)并保溫20～90分鐘(優(yōu)選為30～60...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：付虎輝，于莉華，劉永升，洪茂椿，
申請(專利權)人：中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：福建,35