一种新型稀土上转换氟化物纳米材料的制备方法

技术领域

本发明一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。

背景技术

稀土元素是指元素周期表中 17 种特殊的金属元素，包括原子序数为 21的钪(Sc)、原子序数为 39的钇(Y)和原子序数为57至71的镧系元素。钪、钇和镧系元素有着相似的外层电子构型，因此化学性质也十分相似，并且在化学反应中有着明显的金属性质，以至于它们能够相继损失电子，形成各种离子状态，其中三价离子为最稳定状态，是稀土离子特征氧化态。这些稀土元素拥有着良好的荧光性能，被称为发光的宝库，无论它们是被用作发光材料的基质部分，还是激活剂部分，一般都统称为稀土发光材料。

按照发光机制可以将发光材料分为上转换和下转换发光材料。其中，上转换发光是一种光学的非线性过程，是指发光材料吸收多个低能的光子后辐射出一个高能的光子发光现象，与传统的斯托克斯发光现象相反，称为反斯托克斯（Anti-Stokes）发光，主要是在掺杂稀土元素的纳米粒子中。

稀土掺杂的上转换发光材料通常是由基质、激活剂、敏化剂和共激活剂等组成，在近红外光的激发下，虽然基质材料不能发光，但可以为激活剂提供合适的晶体场并且能够固定激活剂，并且能形成发光中心，使其产生相应的近红外光或可见光的发射。其中，NaLuF

现在上转换发光材料可以被分为上转换有机发光材料和上转换无机发光材料。上转换无机发光材料的合成相对简便，而且化学稳定性和光稳定性都明显高于上转换有机发光材料，而且在近红外光源的激发下，也会带来很多的功能优势，比如说深的光穿透性、对生物组织无损伤等。目前，上转换无机发光材料主要是指掺杂无机稀土元素的上转换发光材料，主要有卤化物体系、硫化物体系、氧化物体系、氟化物体系等。

由于稀土氟化物体系的上转换发光材料粒子尺寸已经进入纳米量级而表现出特有的性质，同时因为上转换发光材料自身的独特光学性能和氟化物材料的优秀特性，使其具备了许多的优点，像长的发光寿命，低的生物毒性，高的光学和化学稳定性，窄带发射等，在很多方面都会有广阔的前景。

溶剂热法是纳米材料制备的一种常用方法，本文利用溶剂热法以氢氧化钠、油酸、乙醇、稀土硝酸盐、氟化钠为基本原料设计合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。通过大量的文献调研发现，以往基质的选择和掺杂离子的选择大都存在量子产率低，发光强度弱等问题。本发明的目的就是针对以上问题提出一种可能，合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决发光材料量子产率低，发光性能差的问题。而提供一种新型稀土上转换氟化物纳米材料及制备方法。

一种新型稀土上转换氟化物纳米材料，同时掺杂了三种稀土离子Yb

一种新型稀土上转换氟化物纳米材料，所用基质为NaLuF

一种新型稀土上转换氟化物纳米材料的制备方法，是按以下步骤完成的:

一、油溶性产品的制备：将氢氧化钠溶于水中，分别加入乙醇、油酸、氟化钠、少量一定摩尔百分比的稀土离子的硝酸盐，充分搅拌后转移到不锈钢高压釜，在170℃下反应24h，冷却后用乙醇和水洗涤，在60℃下干燥24h；

步骤一中所述的氢氧化钠和氟化钠的摩尔比：0.03：0.008；

步骤一中所述的稀土离子的硝酸盐为Lu(NO

步骤一中制备了一系列不同稀土掺杂量的纳米材料，分为两大组，一组为掺杂摩尔比分别为33%Yb

二、水溶性产品的制备：将上述干燥后的产品溶解在水中，加盐酸调节pH到4，充分搅拌后离心，烘干后得到水溶性产品；

步骤二中所述的盐酸的浓度为0.1mol·L

一种新型稀土上转换氟化物纳米材料，通过对不同掺杂量的样品进行X射线粉末衍射和980nm激发下的荧光光谱测试显示，随着掺杂量的提高，发光强度越大，且晶体结晶度也更好，表明本发明具有优异的发光性能。

与现有技术相比，本发明具有如下特点:

本文利用溶剂热法以氢氧化钠、油酸、乙醇、稀土硝酸盐、氟化钠为基本原料设计合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。通过对不同掺杂量的样品进行X射线粉末衍射和980nm激发下的荧光光谱测试显示，随着掺杂量的提高，发光强度越大，且晶体结晶度也更好。

本发明可以获得一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。

附图说明

图1为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂33%Yb

图2为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂2%Tm

图3为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂33%Yb

图4为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂2%Tm

具体实施方式

本发明工艺参数及工艺路线不局限于一下所列举具体实施方案，以下所列举具体实施方式，仅说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的工艺参数和工艺路线。本领域的研究人员应当理解，在实际应用中可以对本发明进行修改或等价替换，以达到相同的技术效果。只要满足应用需求，都在本发明的保护范围内。

具体实施方式一:本实施方式是一种新型稀土上转换氟化物纳米材料同时掺杂了三种稀土离子，Yb

本实施方式所述的基质为NaLuF

与现有技术相比，本实施方式具有如下特点:

本文利用溶剂热法以氢氧化钠、油酸、乙醇、稀土硝酸盐、氟化钠为基本原料设计合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。通过对不同掺杂量的样品进行X射线粉末衍射和980nm激发下的荧光光谱测试显示，随着掺杂量的提高，发光强度越大，且晶体结晶度也更好。

具体实施方式二:本实施方式是一种新型稀土上转换氟化物纳米材料的制备方法，是按以下步骤完成的:

一、油溶性产品的制备：将氢氧化钠溶于水中，分别加入乙醇、油酸、氟化钠、少量一定摩尔百分比的稀土离子的硝酸盐，充分搅拌后转移到不锈钢高压釜，在170℃下反应24h，冷却后用乙醇和水洗涤，在60℃下干燥24h；

步骤一中所述的氢氧化钠和氟化钠的摩尔比：0.03：0.008；

步骤一中所述的稀土离子的硝酸盐为Lu(NO

步骤一中制备了一系列不同稀土掺杂量的纳米材料，分为两大组，一组为掺杂摩尔比分别为33%Yb

二、水溶性产品的制备：将上述干燥后的产品溶解在水中，加盐酸调节pH到4，充分搅拌后离心，烘干后得到水溶性产品；

步骤二中所述的盐酸的浓度为0.1mol·L

与现有技术相比，本发明具有如下特点:

本文利用溶剂热法以氢氧化钠、油酸、乙醇、稀土硝酸盐、氟化钠为基本原料设计合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。通过对不同掺杂量的样品进行X射线粉末衍射和980nm激发下的荧光光谱测试显示，随着掺杂量的提高，发光强度越大，且晶体结晶度也更好。

本发明可以获得一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。

具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二的不同点是:步骤一中所述的氢氧化钠和氟化钠的摩尔比为：3：0.8，其他与具体实施方式二相同。

具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二至三的不同点是:步骤一中所述的稀土离子的硝酸盐为Lu(NO

具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式二至四的不同点是:步骤一中分别制备了掺杂量为33%Yb

具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式二至五的不同点是:步骤一中所述的pH值调剂至4是用0.1mol·L-1的盐酸溶液调节得到的，其他与具体实施方式二至五相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果:

实施例一:一种新型稀土上转换氟化物纳米材料的制备方法，是按以下步骤完成的:

一、油溶性产品的制备：将氢氧化钠溶于水中，分别加入乙醇、油酸、氟化钠、少量一定摩尔百分比的稀土离子的硝酸盐，充分搅拌后转移到不锈钢高压釜，在170℃下反应24h，冷却后用乙醇和水洗涤，在60℃下干燥24h；

步骤一中所述的氢氧化钠和氟化钠的摩尔比：0.03：0.008；

步骤一中所述的稀土离子的硝酸盐为Lu(NO

步骤一中制备了一系列不同稀土掺杂量的纳米材料，分为两大组，一组为掺杂摩尔比分别为33%Yb

二、水溶性产品的制备：将上述干燥后的产品溶解在水中，加盐酸调节pH到4，充分搅拌后离心，烘干后得到水溶性产品；

步骤二中所述的盐酸的浓度为0.1mol·L

图1为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂33%Yb

图2为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂2%Tm

图3为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂33%Yb

图4为实施例一制备的一种新型稀土上转换氟化物纳米材料在掺杂2%Tm

综上，本文利用溶剂热法以氢氧化钠、油酸、乙醇、稀土硝酸盐、氟化钠为基本原料设计合成了一种新型稀土上转换氟化物纳米材料。