NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及新材料技术领域，特别是涉及NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料及其制备方法，该纳米复合材料包括NaYF4:Yb,Er材料和碳点，所述NaYF4:Yb,Er的表面修饰有支化聚乙烯亚胺，所述碳点是羧酸根官能化碳点，该NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料具有稳定的复合结构，并且具有优异的双模发光特性；其制备方法使NaYF4:Yb,Er与碳点快速吸附一起，有效提高了NaYF4:Yb,Er与碳点的复合结构稳定性，具有生产效率高、容易操作、成本低、重现性高的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，特别是涉及NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光学防伪是一种常见且成熟的防伪方法，广泛应用于纸币、文件、发票、医药、烟酒、电子产品等我们日常生活的诸多领域。然而近年来，假冒伪劣产品日益增多，传统的光学防伪技术面临巨大挑战。众所周知，传统的光学防伪主要采用紫外(UV)激发下的单模荧光材料，很容易被一些造假者仿造和伪造。因此，为满足多领域对先进防伪技术的迫切需求，开发具有多模发光特性的新型光学防伪材料具有重要意义。
[0003]碳点(CDs)具有优异的光学性能、易于制备和结构调控、良好的光稳定性、环境友好、毒性和成本。尽管如此，单一的下转换(DC)发光模式和众所周知的固态下因聚集引起的猝灭效应仍然导致纯CDs难以直接实现更复杂的防伪。为此，提出了将CDs与上转换(UC)材料相结合，实现双模光学防伪，既可以提高安全系数，又可以增加被伪造的难度。众所周知，镧系元素掺杂的上转换纳米粒子(UCNPs)具有优异的上转换发光(UCL)特性和易于修饰的表面结构。然而，由于UCNPs和CDs的晶格不匹配，很难通过构建单个核壳结构来组合UCNPs和CDs。为了克服上述问题，人们大多采用二氧化硅包覆或共价连接的方法来实现UCNPs和CDs的复合，但是该方法繁琐，且实验要求和实验难度大，这限制了UCNPs和CDs纳米复合材料在光学防伪领域的长远发展。因此，迫切需要一种快速、简便、有效的方法来构建UCNPs和CDs的纳米复合材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料，其具有稳定的复合结构，并且具有优异的双模发光特性。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料的制备方法，该制备方法使NaYF4:Yb,Er与碳点快速吸附一起，提高了NaYF4:Yb,Er与碳点的复合结构稳定性，并且具有生产效率高、容易操作、成本低、重现性高的优点。
[0006]本专利技术的目的之一通过以下技术方案实现：
[0007]提供一种NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料，包括NaYF4:Yb,Er材料和碳点，所述NaYF4:Yb,Er的表面修饰有支化聚乙烯亚胺，所述碳点是羧酸根官能化碳点。
[0008]本专利技术的一种NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料有益效果：
[0009]本专利技术的NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料，其NaYF4:Yb,Er的表面修饰有支化聚乙烯亚胺(PEI)，碳点是羧酸根官能化碳点，支化聚乙烯亚胺与羧酸根电位相反，NaYF4:Yb,Er与碳点通过支化聚乙烯亚胺与羧酸根之间的静电作用而强烈吸附在一起，实现NaYF4:Yb,Er与碳点快速且稳定地复合，所得的NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料具有稳定的复合结构和优异的双模发光特性，避免了过去所用的碳点与上转换材料复合方法繁琐
低效的问题。并且，NaYF4:Yb,Er表面的支化PEI配体链还能作为基质分散碳点，能抑制碳点聚集，实现碳点的固态发光。
[0010]本专利技术的目的之二通过以下技术方案实现：
[0011]提供一种权利要求1所述的NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤，
[0012](1)制备原料，
[0013]其中，制备NaYF4:Yb,Er，包括以下步骤，
[0014]将YCl3·
6H2O水溶液、YbCl3·
6H2O水溶液、ErCl3·
6H2O水溶液、NaCl水溶液均加入支化聚乙烯亚胺水溶液中，混合均匀，加入乙二醇并搅拌均匀，加入NH4F水溶液并搅拌均匀，得到混合水溶液；
[0015]将所述混合水溶液转移到水热反应釜中反应，加热温度为150℃～170℃，加热时间为10h～14h，加热后自然冷却至室温，将所得第一产物离心处理，去除离心后第一产物的上层清液，收集下层沉淀，使用乙醇水溶液洗涤该沉淀并离心，重复若干次，最后收集离心后的沉淀并在50℃～70℃下干燥，干燥后研磨，得到NaYF4:Yb,Er粉末；
[0016]其中，制备碳点，包括以下步骤，
[0017]将柠檬酸和硫脲分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混合均匀，得到混合溶液，该混合溶液转移到水热反应釜中，于155℃～170℃下加热反应5h～8h，自然冷却至室温后，将所得第一产物与NaOH水溶液混合均匀，离心处理，小心去除离心第一产物的上层清液，收集下层沉淀，用去离子水洗涤该沉淀并离心，重复两次，收集该沉淀并冷冻干燥，得到深色的碳点粉末；
[0018](2)NaYF4:Yb,Er与碳点复合过程，包括以下步骤，
[0019]将步骤(1)制得的碳点粉末加入到二甲基亚砜溶剂中，通过振荡溶解后得到碳点的二甲基亚砜溶液，然后向所述碳点的二甲基亚砜溶液中加入步骤(1)制得的NaYF4:Yb,Er粉末，再次振荡后，静置，去除上清液，收集沉淀并冷冻干燥该沉淀，得到NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料。
[0020]在一些实施方式中，所述YCl3·
6H2O水溶液的摩尔浓度为0.7M～0.85M，所述YbCl3·
6H2O水溶液的摩尔浓度为0.14～0.27M，所述ErCl3·
6H2O水溶液的摩尔浓度为0.01～0.03M，且YCl3·
6H2O，YbCl3·
6H2O，ErCl3·
6H2O三者水溶液的浓度总和为1M，所述NaCl水溶液的摩尔浓度为1M～1.2M。
[0021]在一些实施方式中，所述支化聚乙烯亚胺水溶液的浓度为0.03g/mL～0.05g/mL，所述NH4F水溶液的浓度为4.5～6M。
[0022]在一些实施方式中，所述YCl3·
6H2O水溶液、所述YbCl3·
6H2O水溶液、所述ErCl3·
6H2O水溶液、所述NaCl水溶液、所述支化聚乙烯亚胺水溶液、所述乙二醇、所述NH4F水溶液的体积之比是1:1:1:1:3～7:15～25:1。
[0023]在一些实施方式中，所述乙醇水溶液中乙醇的含量为40％～60％。
[0024]在一些实施方式中，所述柠檬酸与所述硫脲的重量之比是1:2～3。
[0025]在一些实施方式中，所述NaOH水溶液的浓度为40mg/mL～60mg/mL。
[0026]在一些实施方式中，所述碳点的二甲基亚砜溶液中碳点的浓度为10μg/mL～50μg/mL，所述碳点的二甲基亚砜溶液的体积为5～15mL，所述NaYF4:Yb,Er粉末的重量为50～
200mg，且所述两者的体积和重量可按对产物产量的需求同时进行同比例放缩。
[0027]本专利技术的一种NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料的制备方法的有益效果：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料，其特征在于：包括NaYF4:Yb,Er上转换材料和碳点，所述NaYF4:Yb,Er的表面修饰有支化聚乙烯亚胺，所述碳点是羧酸根官能化碳点。2.一种权利要求1所述的NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)制备原料，其中，制备NaYF4:Yb,Er，包括以下步骤，将YCl3·
6H2O水溶液、YbCl3·
6H2O水溶液、ErCl3·
6H2O水溶液、NaCl水溶液均加入支化聚乙烯亚胺水溶液中，混合均匀，加入乙二醇并搅拌均匀，加入NH4F水溶液并搅拌均匀，得到混合水溶液；将所述混合水溶液转移到水热反应釜中反应，加热温度为150℃～170℃，加热时间为10h～14h，加热后自然冷却至室温，将所得第一产物离心处理，去除离心后第一产物的上层清液，收集下层沉淀，使用乙醇水溶液洗涤该沉淀并离心，重复若干次，最后收集离心后的沉淀并在50℃～70℃下干燥，干燥后研磨，得到NaYF4:Yb,Er粉末；其中，制备碳点，包括以下步骤，将柠檬酸和硫脲分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混合均匀，得到混合溶液，该混合溶液转移到水热反应釜中，于155℃～170℃下加热反应5h～8h，自然冷却至室温后，将所得第一产物与NaOH水溶液混合均匀，离心处理，去除离心第一产物的上层清液，收集下层沉淀，用去离子水洗涤该沉淀并离心，重复两次，收集该沉淀并冷冻干燥，得到深色的碳点粉末；(2)NaYF4:Yb,Er与碳点复合过程，包括以下步骤，将步骤(1)制得的碳点粉末加入到二甲基亚砜溶剂中，通过振荡溶解后得到碳点的二甲基亚砜溶液，然后向所述碳点的二甲基亚砜溶液中加入步骤(1)制得的NaYF4:Yb,Er粉末，再次振荡后，静置，去除上清液，收集沉淀并冷冻干燥该沉淀，得到NaYF4:Yb,Er与碳点的纳米复合材料。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄健乐，郑义浩，魏浩鹏，梁萍，许晓凯，刘应亮，胡超凡，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：