一种复合发光材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种复合发光材料及其制备方法与应用，所述复合发光材料包括碳点和氟化物，所述氟化物的通式为MF2:Ln

【技术实现步骤摘要】
一种复合发光材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及发光材料
，尤其是涉及一种复合发光材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]氟基材料是一种常见的基质材料，普遍具有较低的声子能量，可以降低无辐射跃迁几率，从而提高稀土掺杂离子(Ln
3+
)的发光量子效率并延长其能级寿命从而有利于储能。SrF2基质显示出低的声子能(＜350cm
‑1)，2014年有学者报道了一种一步水热法制备纯SrF2纳米颗粒的简单方法。基于此，一系列具有不同发光特性的Ln
3+
掺杂SrF2材料被研究与开发。
[0003]然而，Ln
3+
由于其摩尔吸收率低和吸收带窄，导致其发光量子效率较低，从而严重制约了其实际应用的发展。为了解决单一材料性能受限的问题，两种或两种以上的纳米材料复合而成的材料引起研究者们的兴趣。2004年，Scrivens课题组采用电弧放电方法制备单壁碳纳米管时，意外发现了一种荧光纳米颗粒物质。研究者们迅速对这种材料表现出了浓烈的兴趣和期望。直到2006年，Sun课题组通过激光消融的技术手段将得到的碳纳米颗粒进一步钝化。得到了类似于Scrivens课题组之前报道过的具有荧光特性的纳米颗粒，并将这种纳米颗粒命名为碳点(CDs)。掺杂碳点和稀土离子的复合材料，可在固态下构筑一种双模发光的材料。
[0004]近年来，近红外光源在环境光源、全光谱健康照明、医食检测、水质检测等领域的应用成为了业内焦点。然而，现有技术中近红外荧光材料种类较匮乏且光谱覆盖范围较单一，基于此，开发更多的有近红外荧光的材料具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种复合发光材料，该材料可被长波紫外光有效激发，并同时发射出可见光和近红外光。
[0006]本专利技术还提出上述复合发光材料的制备方法。
[0007]本专利技术还提出上述复合发光材料的应用。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提出了一种复合发光材料，所述复合发光材料包括碳点和氟化物，所述氟化物的通式为MF2:Ln
3+
，其中，M为碱土金属元素；Ln为稀土元素；
[0009]所述复合发光材料能够被紫外光激发，发射可见光和近红外光；
[0010]其中，所述紫外光的波长在320nm～380nm之间，所述近红外光的波长在900～1100nm之间。
[0011]根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本专利技术方案材料具有发光强度高、热稳定性好等多种优点，该复合发光材料可在较宽的激发范围内的光波激发下，同时发出可见光和近红外两种光源，应用范围广。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述复合发光材料的粒径在10nm～20nm之间。本发
明方案的复合发光材料粒径小、结晶度高，有利于碳点
→
Yb
3+
之间的能量传递。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述可见光的波长在380nm～650nm之间。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述近红外光的峰值在950nm～1050nm之间。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述近红外光的峰值为980nm。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述碳点表面含有羧基或氨基中的至少一种。在碳点表面引入羧基或氨基，使其易于功能化，从而更好地与稀土离子发生结合。
[0017]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述碱土金属元素选自Ca、Sr或Ba中的至少一种。
[0018]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述稀土元素选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Sc中的至少一种。
[0019]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述稀土元素与复合材料中总金属元(M和Ln)素的摩尔比在1：100以上。如大于1：100等。
[0020]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述稀土元素与复合材料中总金属元(M和Ln)素的摩尔比为1～5：100。
[0021]在本专利技术的一些更实施方式中，所述稀土元素与复合材料中总金属元素(M和Ln)的摩尔比为3：100。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，提出了上述复合发光材料的制备方法，包括如下步骤：向含稀土金属盐、碱土金属盐与金属螯合剂的混合溶液中，加入铵源和氟源，通过水热反应，制得所述复合发光材料；
[0023]其中，所述金属螯合剂包括多元羧酸类化合物，所有反应原料均为可溶性物质。
[0024]根据本专利技术的一种优选的实施方式的制备方法，至少具有以下有益效果：本专利技术方案通过一步法制备所述复合发光材料，即直接向可溶性稀土金属盐、可溶性碱土金属盐与金属螯合剂的混合物中加入含可溶性铵源、可溶性氟源，通过水热反应法合成即可，金属螯合剂同时作为碳点前体，无须加入碳点；相较于传统合成方法需先合成碳点，合成氟化物后，再将碳点加入氟化物合成碳点复合发光材料，这种繁琐的合成步骤，本专利技术方案的制备方法操作简便，易于大批量生产。
[0025]本专利技术所称“可溶性物质”是指100克水里能溶解1克以上的物质。
[0026]本专利技术所称“水热反应”是指反应体系加热的条件下以水为溶剂进行反应。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述水热反应的温度为150℃～200℃。如160℃、170℃、180℃、190℃等。
[0028]本专利技术方案通过低温水热反应即可制备，能耗低，生产成本低廉，环境友好，具有良好的工业应用前景。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述水热反应的时间为3h～8h。如4h、5h、6h、7h等。
[0030]本专利技术方案耗时短，产量高，经济效益好。
[0031]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述水热反应过程中，稀土金属离子与碱土金属离子的摩尔浓度之和为0.05mol/L～0.15mol/L之间。
[0032]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述多元羧酸类化合物中羧酸根离子与所述氟源中氟的摩尔比为0.5～2.5：1。通过调控多元羧酸类化合物和氟源的含量，调控碳点含量，从而实现Yb
3+
离子发射强度的有效调控，进而实现对荧光强度的有效调控。
[0033]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述多元羧酸类化合物中羧酸根离子与所述氟源中氟的摩尔比为6：1.05。
[0034]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述多元羧酸类化合物包括多元羧酸和多元羧酸盐中的至少一种。
[0035]在本专利技术的一些实施方式中，所述多元羧酸类化合物为柠檬酸钠或柠檬酸钾中的至少一种。
[0036]在本专利技术的一些实施方式中，所述铵源和氟源包括氟化铵。
[0037]在本专利技术的一些实施方式中，所述铵源和氟源包括含氯化铵和氟盐的混合物；所述氟盐选自氟化铵、氟化钠或氟化钾中的至少一种。
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合发光材料，其特征在于：所述复合发光材料包括碳点和氟化物，所述氟化物的通式为MF2:Ln
3+
，其中，M为碱土金属元素；Ln为稀土元素；所述复合发光材料能够被紫外光激发，发射可见光和近红外光；其中，所述紫外光的波长在320nm～380nm之间，所述近红外光的波长在900～1100nm之间。2.根据权利要求1所述的复合发光材料，其特征在于：所述复合发光材料的粒径在10nm～20nm之间。3.根据权利要求1所述的复合发光材料，其特征在于：所述可见光的波长在380nm～650nm之间；和/或，所述近红外光的峰值在950nm～1050nm之间；优选地，所述近红外光的峰值为980nm。4.根据权利要求1所述的复合发光材料，其特征在于：所述碳点表面含有羧基或氨基中的至少一种。5.根据权利要求1所述的复合发光材料，其特征在于：所述碱土金属元素选自Ca、Sr或Ba中的至少一种；和/或，所述稀土元素选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹庭，李蕊，盛昊阳，刘晓航，邹林林，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：