一种具有温度传感和光热转换功能的纳米复合材料制造技术

本发明专利技术属于材料领域，具体涉及一种温度传感稀土掺杂纳米材料与光热转换纳米粒子的双功能纳米复合材料。本发明专利技术采用水热法制备了稀土纳米材料七氟钆二钡，在制备稀土纳米材料的基础包覆二氧化硅壳，最后利用正负电吸附法连接硫化银纳米粒子制备复合材料。七氟钆二钡稀土纳米材料具有良好的上转换光学性质及温度传感性质；同时，硫化银具有优异的光热转换效应。七氟钆二钡与硫化银二者偶联可获得集光学成像、温度传感、光热转换等功能的多功能纳米复合材料，可应用于生物以及光电器件等领域。可应用于生物以及光电器件等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有温度传感和光热转换功能的纳米复合材料


[0001]本专利技术属于材料
的研究，具体涉及制备多功能纳米复合材料。

技术介绍

[0002]随着纳米科学和纳米技术的迅速发展，稀土掺杂纳米材料以及复合材料的多功能性已成为科学家广泛研究的热门。
[0003]传统的稀土纳米材料，使用近红外激光作为激发源，其组织穿透能力强，荧光成像效果好，且同时可利用稀土离子的热耦合性质完成温度传感方面的研究，是良好的光学侦测材料；同时单一的Ag2S纳米粒子，具有光热转换效率高，低毒性等特点，是优秀的光热转换材料；现阶段对材料单一功能的研究日趋成熟，但材料功能的单一性无法满足现阶段对材料多功能的研究需求。所以集以上优点于一身的多功能纳米复合材料的制备备受关注。
[0004]本专利技术制备一种基于980nm激光激发下，输出绿色波段以及红色波段的上转换纳米材料，该材料具有优秀的上转换发光性质；同时绿色波段具有敏捷的温度感知能力，可实现对温度的快速监测；Ag2S纳米粒子具备优异的光热转换能力，利用正负电吸附，连接具有优秀Ag2S纳米粒子，可实现集多功能于一体的复合材料的制备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是制备集荧光发光、温度传感以及光热转换功能于一体的纳米复合材料，并提供一系列的制备流程。
[0006]本专利技术采用Ba2GdF7作为荧光发光以及温度传感功能的基质材料。由于其具有良好的物理及化学稳定性，所以适合作为基质。
[0007]本专利技术采用水热法制备水溶性PEG/>‑
Ba2GdF7：Yb
3+
，Er
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上转换纳米材料。本专利技术制备方法的具体步骤如下：a. 提供硝酸钡前驱体的混合水溶液；b. 提供硝酸钆，硝酸镱，硝酸铒前驱体水溶液；c. 提供氟化铵水溶液；d. 将硝酸钡前驱体的混合水溶液、硝酸钆，硝酸镱，硝酸铒前驱体水溶液、氟化铵水溶液混合，调节PH值，进行水热反应，得到水热产物；自然冷却后，倾倒上清液，用无水乙醇以及去离子水混合并离心洗涤，得到所述水溶性稀土纳米材料。
[0008]本专利技术在PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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上转换纳米材料基础之上包覆SiO2制备得到PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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。本专利技术的具体步骤如下：a. 将所述稀土纳米材料与去离子水、以及无水乙醇混合，得到混合液；b. 将氨水与所述溶液混合，并加入正硅酸乙酯，得到悬浮液；c. 对所述悬浮液进行磁力搅拌，离心洗涤并干燥，经过烧结后，得到所述SiO2包覆的稀土纳米材料。
[0009]本专利技术在PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2基础上偶联Ag2S纳米粒子制备得到PEG
‑
Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2@Ag2S。本专利技术的具体步骤如下：a. 将所述SiO2包覆稀土纳米材料与无水乙醇混合，得到混合液；b. 提供Ag2S水溶液c. 将氨丙基三甲氧基硅烷与所述溶液混合，并加入Ag2S水溶液，得到混合液；d. 对所述混合液进行磁力搅拌，离心洗涤，干燥后，得到所述PEG
‑
PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
3+
@SiO2@Ag2S纳米复合材料。
[0010]本专利技术的有益效果是：1，本专利技术制备过程中所使用的原料价格低廉，制备过程无污染，简单可行，易于大规模生产。
[0011]2，本专利技术制备得到的PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2@Ag2S纳米复合材料激发光为808nm以及980nm，适合做红外激发的纳米复合材料。
[0012]3，本专利技术所制备得到的PEG
‑
Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2@Ag2S纳米复合材料可用于荧光成像、温度传感，以及光热转换等领域。
附图说明
[0013]图1为PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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上转换纳米材料的X射线衍射（XRD）谱。
[0014]图2为PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2纳米材料X射线衍射（XRD）谱。
[0015]图3为PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2@Ag2S纳米复合材料的X射线衍射（XRD）谱。
[0016]图4为PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2@Ag2S纳米复合材料的温度传感过程中荧光强度与温度的依赖关系。
[0017]图5为PEG
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Ba2GdF7：Yb
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，Er
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@SiO2@Ag2S纳米复合材料功率密度1W/cm
2 808 nm照射的加热
‑
冷却曲线。
[0018]具体实施方式：按照
技术实现思路
中所给出的步骤制得纳米复合材料。
[0019]实例1：（1）称取0.4 g PEG、溶于20mL去离子水和4ml无水乙醇，混合于烧杯中，磁力计搅拌。
[0020]（2）待PEG全部溶解后，加入2mmol Ba(NO3)2，加热至30℃，磁力搅拌，待其溶解,持续20min后，停止加热。
[0021]（3）称量0.78mmol Gd(NO3)3.6H2O, 0.2mmol Yb(NO3)3.5H2O 以及 0.02mmol Er(NO3)3.5H2O 和 0.8398g NaF先后添加至上述混合溶液中，磁力搅拌1 h。
[0022]（4）将反应混合物加入到30ml反应釜中，密封置于鼓风干燥箱中，以200℃加热24h。
[0023]（5）待反应物冷却到室温,倒掉上清液，得到底部白色沉淀。
[0024]（6）将白色生成物用10ml去离子水以及10ml无水乙醇离心清洗三次(15分钟5000 rpm), 60 ℃ 干燥12 h。
[0025]实例2:（1）取上述稀土纳米材料溶于15ml去离子水和60ml无水乙醇组成的混合溶液中，磁力搅拌30min。
[0026]（2）向上述混合溶液中滴加0.6ml氨水，并缓慢滴加0.15ml正硅酸乙酯，室温下搅拌6h。
[0027]（3）将混合物离心分离，并用去离子水离心洗涤三次，取最后的离心产物，于70℃干燥12h。
[0028]（4）将干燥后产物于600℃马弗炉中烧结2h。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
7
‑
8 所述的SiO2包覆具有温度传感功能的水溶性稀土掺杂纳米材料与具有光...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹鹏，丁双双，李金华，房文汇，陆冬筱，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：