一种纯绿色上转换发光纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纯绿色上转换发光纳米材料及其制备方法，该纯绿色上转换发光纳米材料化学表达通式为K3Sr4‑

【技术实现步骤摘要】
一种纯绿色上转换发光纳米材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纯绿色上转换发光纳米材料及其制备方法，具体涉及一种超亮单绿色稀土上转换荧光的纳米晶体材料及制备方法。

技术介绍

[0002]稀土发光纳米材料凭借其发光丰富、性质稳定、谱带尖锐、寿命长、易于表面修饰、可避免生物自体荧光等特点在生物成像、防伪编码、荧光显示、温度传感等多领域存在广泛的应用前景。以生物检测为例，现有探针材料多为量子点和有机染料，然而这类材料存在毒性大、易光漂白和背景荧光干扰等缺点。稀土掺杂上转换发光材料可以吸收生物窗口(650～1000nm)范围内的光并转化为可见光，既具有较高的组织穿透深度，又避免了生物自体荧光的干扰，从而提高了探测的灵敏度。然而，稀土上转换纳米晶体受限于稀土能级结构及跃迁方式，仍存在色纯度不高、发光效率低下等问题，限制了其在生物领域的实际应用。如目前报道的稀土Yb、Er掺杂的六方相NaYF4纳米晶体在980nm激光器照射下可以获得绿色发光，但较低的色纯度和荧光强度限制了其作为生物探针的分辨率。因此，有必要从设计基质材料的角度来极大提高稀土纯绿色发光效率。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种纯绿色上转换发光纳米材料及制备方法，并且为设计和开发更多的其他种类单色稀土上转换荧光纳米晶提供新思路。
[0004]本专利技术的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]一种纯绿色上转换发光纳米材料，其特征在于，其化学表达通式为K3Sr4‑r/>x
‑
y
‑
z
In5F
26
：xYb,yEr,zPr，其中0.1≤x≤0.4，0.01≤y≤0.03,0.01≤z≤0.03。该纯绿色上转换发光纳米材料具有四方相晶格结构，空间群为P42/n。
[0006]优选的，该纯绿色上转换发光纳米材料化学表达式为K3Sr
3.76
In5F
26
：0.2Yb，0.02Er，0.02Pr。
[0007]另一方面，本专利技术还提供的技术方案是：
[0008]一种纯绿色上转换发光纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]S1.将碳酸钾、碳酸锶、碳酸铟、氧化镱、氧化铒、氧化镨分别溶解于三氟乙酸水溶液中，形成相应均匀澄清的三氟乙酸盐溶液，并在85℃均匀搅拌蒸干溶剂后得到相应的固体粉末；
[0010]S2.将S1所得到的三氟乙酸盐固体粉末按照一定化学计量比分散于油酸和油胺的混合溶剂中，并在氮气氛围下加热至130℃搅拌2小时；
[0011]S3.将S2所得到的溶液快速升温至350℃反应10min后，降至330℃保温1h，随后快速冷却至室温，并加入丙酮沉淀出产物；
[0012]S4.将S3所得产物用丙酮和环己烷多次离心洗涤，真空干燥，得到纯绿色上转换荧
光纳米晶材料。
[0013]进一步的，步骤S1中碳酸钾、碳酸锶、碳酸铟、氧化镱、氧化铒、氧化镨分别溶解于体积浓度为20％、20％、20％、50％、50％、50％的三氟乙酸水溶液中。
[0014]进一步的，步骤S2中油酸、油胺的体积比为1:1；油酸用量与三氟乙酸盐固体粉末的比例为6ml/1mmol。
[0015]进一步的，步骤S3中升温速率为30℃/min，升温至350℃。
[0016]进一步的，步骤S2中三氟乙酸盐固体粉末中，三氟乙酸钾：三氟乙酸锶：三氟乙酸铟：三氟乙酸镱：三氟乙酸铒：三氟乙酸镨的摩尔比为3:4:3.78:0.2:0.02:0.02。
[0017]进一步的，步骤S2中三氟乙酸盐固体粉末中，三氟乙酸钾：三氟乙酸锶：三氟乙酸铟：三氟乙酸镱：三氟乙酸铒：三氟乙酸镨的摩尔比为3:4:3.88:0.1:0.01:0.01。
[0018]进一步的，步骤S2中三氟乙酸盐固体粉末中，三氟乙酸钾：三氟乙酸锶：三氟乙酸铟：三氟乙酸镱：三氟乙酸铒：三氟乙酸镨的摩尔比为3:4:3.66:0.3:0.02:0.02。
[0019]进一步的，步骤S2中三氟乙酸盐固体粉末中，三氟乙酸钾：三氟乙酸锶：三氟乙酸铟：三氟乙酸镱：三氟乙酸铒：三氟乙酸镨的摩尔比为3:4:3.54:0.4:0.03:0.03。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术中所制得的四方相纯绿色上转换发光纳米材料尺寸均匀分布、荧光强度高、发光强度高、色纯度高、单色性优异。其中，K3Sr
3.76
In5F
26
：0.2Yb,0.02Er,0.02Pr主波长为541nm，谱线宽度为11.46nm，绿色荧光波段积分强度占总光谱强度97％以上(97.4％)，且绿色荧光波段积分强度比现有单绿色上转换荧光纳米材料数量级增强，色纯度达95.9％。并且，与传统煅烧得到的单绿色上转换荧光材料相比，本专利技术制备工艺更为环保和简便，制备时反应温度低，成本低。本专利技术所得纯绿色上转换发光纳米材料荧光强度四个数量级可调，在生物检测荧光编码领域有着极大的应用潜力。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例1制备的纯绿色上转换发光纳米材料的透射电镜图；
[0023]图2是本专利技术实施例1中制备的纯绿色上转换发光纳米材料的X射线衍射(XRD)图；
[0024]图3是本专利技术实施例制备的纯绿色上转换发光纳米材料在980nm激发下的光谱图；
[0025]图4是对比例的透射电镜图，其中，(a)为对比例1制备的绿色纳米晶体材料的透射电镜图，(b)为对比例2制备的绿色纳米晶体材料的透射电镜图；
[0026]图5是本专利技术实施例1、实施例2、实施例4、实施例6制备的纯绿色上转换发光纳米材料与现有技术制备对比例1、2的纳米晶体在980nm激发下的光谱对比图；
[0027]图6是本专利技术实施例1、实施例2、实施例4、实施例6和对比例1、对比例2光谱的色坐标色度图。
具体实施方式
[0028]为更清楚地理解本专利技术所述内容，结合具体实施方式和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0029]实施例1：K3Sr
3.76
In5F
26
：0.2Yb,0.02Er,0.02Pr纳米晶的制备
[0030]制备本专利技术的纯绿色上转换荧光纳米晶体，具体包括以下步骤：
[0031]S1.将碳酸钾、碳酸锶、碳酸铟、氧化镱、氧化铒、氧化镨分别溶解于体积浓度为20％、20％、20％、50％、50％、50％的三氟乙酸水溶液中，形成相应均匀澄清的三氟乙酸盐溶液，并在85℃下均匀搅拌蒸干溶剂后得到相应的固体粉末。
[0032]S2.将S1所得到的三氟乙酸盐固体粉末按照三氟乙酸钾：三氟乙酸锶：三氟乙酸铟：三氟乙酸镱：三氟乙酸铒：三氟乙酸镨为3:4:3.78:0.2:0.02:0.02的摩尔比分散于油酸和油胺(体积比1:1)的混合溶剂中，并在氮气氛围下加热至130本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯绿色上转换发光纳米材料，其特征在于，其化学表达通式为K3Sr4‑
x
‑
y
‑
z
In5F
26
：xYb,yEr,zPr，其中0.1≤x≤0.4，0.01≤y≤0.03,0.01≤z≤0.03。2.根据权利要求1所述的一种纯绿色上转换发光纳米材料，其特征在于：其结构式为K3Sr
3.76
In5F
26
：0.2Yb,0.02Er,0.02Pr。3.如权利要求1或2所述的一种纯绿色上转换发光纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将碳酸钾、碳酸锶、碳酸铟、氧化镱、氧化铒、氧化镨分别溶解于三氟乙酸水溶液中，形成相应均匀澄清的三氟乙酸盐溶液，并在85℃均匀搅拌蒸干溶剂后得到相应的固体粉末；S2.将S1所得到的三氟乙酸盐固体粉末按照一定化学计量比分散于油酸和油胺的混合溶剂中，并在氮气氛围下加热至130℃搅拌2小时；S3.将S2所得到的溶液快速升温至350℃反应10min后，降至330℃保温1h，随后快速冷却至室温，并加入丙酮沉淀出产物；S4.将S3所得产物用丙酮和环己烷多次离心洗涤，真空干燥，得到纯绿色上转换荧光纳米晶材料。4.根据权利要求3所述的一种纯绿色上转换发光纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中碳酸钾、碳酸锶、碳酸铟、氧化镱、氧化铒、氧化镨分别溶解于体积浓度为20％、20％、20％、50％...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔旭升，戴晓茹，陈东，董文坤，凌世生，冀皓丽，王思源，
申请(专利权)人：杭州安旭生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：