一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用技术

本发明专利技术属于pH检测技术领域，涉及pH检测试剂，具体涉及一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用。包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为NaYF4:Yb

【技术实现步骤摘要】
一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用


[0001]本专利技术属于pH检测
，涉及pH检测试剂，具体涉及一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]目前常用的pH电极法测量经常出现测试不准或电极损坏等现象，比如，在对粘度较大的有机溶剂测量时，粘性物质会在玻璃电极薄膜上产生沉积，影响H
+
的交换而降低测量灵敏度；在测量高酸、高碱溶液时，可能会产生“碱误”，溶液可能会使电极薄膜玻璃脱水而失效，严重损坏电极。另外，精密pH试纸或pH计应用于实际生活并不便捷，能用于人体的材料少之又少，不具备用于生物领域的基本条件。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用，本专利技术提供的发光复合纳米材料通过激发产生发光光谱，且发光光谱随pH的改变产生变化，因此本专利技术提供的发光复合纳米材料能够实现对pH的检测。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一方面，一种发光复合纳米材料，包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒表面修饰有羧基，所述长余辉纳米颗粒的表面修饰有氨基，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为NaYF4:Yb
3+
/Er
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，Yb
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的掺杂摩尔浓度为5~25%，Er
3+
的掺杂摩尔浓度为1~3%；所述长余辉纳米颗粒的分子式为Zn2GeO4:Mn
2+
，Zn
2+
与Mn
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的摩尔比为90~99: 1~5；上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒的质量比为4~6:2~4。
[0006]另一方面，一种上述发光复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：将四氟硼酸亚硝与上转换纳米颗粒进行混合反应，将反应后的产物与聚丙烯酸进行混合反应，获得表面修饰有羧基的上转换纳米颗粒；将长余辉纳米颗粒与3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷在中反应获得表面修饰有氨基长余辉纳米颗粒；将表面修饰有羧基的上转换纳米颗粒与表面修饰有氨基长余辉纳米颗粒进行羧基与氨基的脱水缩合反应，即得。
[0007]第三方面，一种上述发光复合纳米材料在pH测量中的应用。
[0008]本专利技术研究表明，上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒均无法单独对pH进行检测，当将两种颗粒通过酰胺键连接时，在978~982nm激发波长下，发光强度在pH值为1~4范围内，随着pH的升高而升高，在253~255nm激发波长下，发光强度随pH的升高有明显升高。
[0009]本专利技术的有益效果为：1.本专利技术提供的发光复合纳米材料在253~255nm激发波长下光强度随pH的升高有明显升高，能够实现pH的检测。
[0010]2.本专利技术提供的发光复合纳米材料在具有较小的粒径和较高的荧光发射强度，仅需添加少量进行混合即可实现检测，能够有效减少工业检测流程。
[0011]3.本专利技术提供的发光复合纳米材料制备工艺简单、成本低廉，有利于工业化大规模生产。
附图说明
[0012]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0013]图1为本专利技术实施例1制备的NaYF4:Yb
3+
/Er
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纳米颗粒的透射电镜(TEM)图；图2为本专利技术实施例1制备的NaYF4:Yb
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/Er
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纳米颗粒的X
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射线衍射（XRD）图；图3为本专利技术实施例2制备的Zn2GeO4:Mn
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纳米颗粒的透射电镜图；图4为本专利技术实施例2制备的Zn2GeO4:Mn
2+
纳米颗粒的X
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射线衍射图；图5为本专利技术实施例3制备的NaYF4:Yb
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/Er
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‑
COOH上转换材料的发射光谱图；图6为本专利技术实施例3制备的Zn2GeO4:Mn
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‑
NH2的发射光谱图；图7为本专利技术实施例3制备的NaYF4‑
Zn2GeO4的透射电镜图；图8为本专利技术实施例1制备的NaYF4: Yb
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/Er
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上转换材料的发光强度随pH的变化；图9为本专利技术实施例2制备的Zn2GeO4: Mn
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长余辉材料的发光强度随pH的变化；图10为本专利技术实施例3制备的NaYF4‑
Zn2GeO4的发光强度（激发波长980nm）随pH的变化；图11为本专利技术实施例3制备的NaYF4‑
Zn2GeO4的发光强度（激发波长254nm）随pH的变化。
具体实施方式
[0014]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0015]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0016]目前针对生物体内的纳米pH计报道较少，为了提供新的检测pH的材料，本专利技术提出了一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用。
[0017]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种发光复合纳米材料，包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒表面修饰有羧基，所述长余辉纳米颗粒的表面修饰有氨基，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为NaYF4:Yb
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/Er
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，Yb
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的掺杂摩尔浓度为5~25%，
Er
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的掺杂摩尔浓度为1~3%；所述长余辉纳米颗粒的分子式为Zn2GeO4:Mn
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，Zn
2+
与Mn
2+
的摩尔比为90~99: 1~5；上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒的质量比为4~6:2~4。
[0018]在一些实施例中，所述上转换纳米颗粒的粒径为25~30 nm。
[0019]在一些实施例中，所述长余辉纳米颗粒的尺寸为：长为110~130 nm，宽为15~25 nm。
[0020]在一些实施例中，采用聚丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光复合纳米材料，其特征是，包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒表面修饰有羧基，所述长余辉纳米颗粒的表面修饰有氨基，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为NaYF4:Yb
3+
/Er
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，Yb
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的掺杂摩尔浓度为5~25%，Er
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的掺杂摩尔浓度为1~3%；所述长余辉纳米颗粒的分子式为Zn2GeO4:Mn
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，Zn
2+
与Mn
2+
的摩尔比为90~99: 1~5；上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒的质量比为4~6:2~4。2.如权利要求1所述的发光复合纳米材料，其特征是，所述上转换纳米颗粒的粒径为25~30 nm；所述长余辉纳米颗粒的尺寸为：长为110~130 nm，宽为15~25 nm。3.如权利要求1所述的发光复合纳米材料，其特征是，采用聚丙烯酸对所述上转换纳米颗粒修饰，使其表面修饰有羧基；采用3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷对所述长余辉纳米颗粒修饰，使其表面修饰有氨基。4.如权利要求1所述的发光复合纳米材料，其特征是，所述上转换纳米颗粒中，Yb
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的掺杂摩尔浓度为17~19%，Er
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的掺杂摩尔浓度为1.5~2.5%。5.一种权利要求1~4任一所述的发光复合纳米材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国锋，姚允知，王振兴，许士才，王瑞，田蒙，杜阳，刘金海，孙婉，王铁军，沈丛丛，
申请(专利权)人：德州学院，
类型：发明
国别省市：