本发明专利技术公开了一种稀土上转换纳米材料的合成装置及合成方法，合成装置包括：反应机构；固体添加机构，用于向反应机构添加固体粉末；液体添加机构，用于向反应机构添加液体样品；气体添加机构，用于向反应机构添加惰性气体，并导出反应机构内的尾气；控制机构，与反应机构、固体添加机构、液体添加机构和气体添加机构电连接，以控制固体粉末、液体样品以及气体定时定量添加，并控制反应机构的反应条件。本发明专利技术的稀土上转换纳米材料的合成装置，通过控制机构对反应机构、固体添加机构、液体添加机构和气体添加机构的控制，能够精准控制固体粉末、液体样品的添加量以及反应条件，避免了人工操作带来的误差，提高了稀土上转换纳米材料合成的精准度。
1、随着化学实验技术的不断发展以及智能化在各产业的应用，提高实验工作效率已经成为必然和社会共识。目前，各种实验器件越来越朝向安装便捷、操作简单、节约空间、安全高效以及智能自动的方向发展。
2、稀土上转换纳米材料是一种新型材料，可将近红外光转换为短波可见光，具有优异的光学性能和稳定的化学性质，在生物医药、太阳能电池及照明领域等被广泛应用。稀土上转换纳米材料不仅具有稀土离子的独特能级结构，更以其它荧光材料无法比拟的高灵敏度、强组织穿透力、无自发荧光和不损伤生物组织等特性，被人们争相广泛开发研究，并取得了一系列显著的成就。并且，由于稀土上转换纳米材料特殊的结构，使它在高温催化及光催化方面具有潜在的应用前景。
>5、反应机构；6、固体添加机构，用于向反应机构添加固体粉末；
7、液体添加机构，用于向反应机构添加液体样品；
8、气体添加机构，用于向反应机构添加惰性气体，并导出反应机构内的尾气；
9、控制机构，与反应机构、固体添加机构、液体添加机构和气体添加机构电连接，以控制固体粉末、液体样品以及气体定时定量添加，并控制反应机构的反应条件。
10、进一步地，控制机构包括计算机和单片机，计算机与反应机构、液体添加机构和气体添加机构电连接，且计算机通过单片机与固体添加机构电连接。
11、进一步地，反应机构包括盛装反应试剂的反应容器、用于加热反应容器的加热搅拌器，加热搅拌器与计算机电连接，以通过计算机控制加热搅拌器的转速、温度和加热时间。
12、进一步地，固体添加机构包括用于盛装固体粉末的注射活塞、用于推动注射活塞运动的推动件，计算机通过单片机与推动件电连接，以通过推动件推动注射活塞向反应机构添加固体粉末。
13、进一步地，液体添加机构包括用于盛装稳定剂的第一器皿、第一注射泵、用于盛装盐溶液的第二器皿、第二注射泵，第一器皿、第一注射泵、反应机构依次连接，第二器皿、第二注射泵、反应机构依次连接，第一注射泵和第二注射泵均与计算机电连接。
14、进一步地，第一器皿与第一注射泵之间、第一注射泵与反应机构之间、第二器皿与第二注射泵之间、第二注射泵与反应机构之间均通过连接管连接。
15、进一步地，气体添加机构包括盛装压缩气体的气瓶和导出尾气的尾气处理装置，气瓶和尾气处理装置均通过连接管与反应机构连接，气瓶与计算机电连接。
16、进一步地，稀土上转换纳米材料的合成装置还包括壳体，反应机构设在壳体内，固体添加机构、液体添加机构、气体添加机构和控制机构设在壳体外。
17、进一步地，壳体设有顶板，固体添加机构安装在顶板上，顶板开设有进样口，固体添加机构、液体添加机构和气体添加机构均通过进样口连接反应机构。
18、根据本专利技术的目的之二所提供的技术方案如下：
19、一种稀土上转换纳米材料的合成方法，包括以下步骤：
20、步骤s110、准备上述稀土上转换纳米材料的合成装置；
21、步骤s120、向固体添加机构内添加固体粉末，向液体添加机构内添加稳定剂和盐溶液，向气体添加机构内填充惰性气体；
22、步骤s130、通过控制机构控制液体添加机构向反应机构内加入定量的稳定剂，控制固体添加机构向反应机构内加入定量的固体粉末，控制气体添加机构向反应机构导入惰性气体并导出尾气；
23、步骤s140、通过控制机构控制反应机构的反应温度和转速，并观察反应机构内的反应液体的状态，当反应液体变为澄清时，通过控制机构控制液体添加机构向反应机构内加入定量的盐溶液；
24、步骤s150、通过控制机构控制反应机构的反应温度、转速和时间，直至反应完成，得到稀土上转换纳米材料。
25、进一步地，步骤s120中，固体粉末包括基质、激活剂和敏化剂，基质的含量为12-79.5mo l％，激活剂的含量为0.5-8mo l％；敏化剂的含量为20-80mo l％。
26、进一步地，基质为yx3、lux3、gdx3中的至少一种，激活剂为erx3、tmx3、hox3中的至少一种及其水合物，敏化剂为ybx3及其水合物；
27、其中，x为c l或ch3coo。
28、进一步地，步骤s120中，盐溶液为氢氧化钠的甲醇溶液和氟化铵的甲醇溶液的混合液，氢氧化钠的甲醇溶液的浓度为0.5mo l/l，体积为2-8ml，氟化铵的甲醇溶液的浓度为0.5mo l/l，体积为8-16ml。
29、进一步地，步骤s120中，稳定剂为油酸和十八烯中的至少一种。
30、进一步地，步骤s130中，惰性气体为高纯氩气、高纯氮气中的至少一种。
31、进一步地，步骤s140中，反应温度为150-170℃，转速为400-600r/min；
32、步骤s150中，反应温度为290-310℃，转速为400-600r/min，反应时间为1-2h。
33、有益效果：
34、(1)本专利技术的稀土上转换纳米材料的合成装置，通过控制机构对反应机构、固体添加机构、液体添加机构和气体添加机构的控制，能够精准控制固体粉末、液体样品的添加量以及反应条件，避免了人工操作带来的误差，提高了稀土上转换纳米材料合成的精准度。
35、(2)本专利技术的稀土上转换纳米材料的合成方法，能够实现稀土上转换纳米材料的自动合成，无需人工操作，提高了稀土上转换纳米材料的合成效率，适用于大规模生产。并且，该自动合成的方法能够精准控制原料的添加量，避免了人工操作带来的误差，从而提高了稀土上转换纳米材料的性能和一致性。
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【技术保护点】
1.一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述控制机构(500)包括计算机(510)和单片机(520)，所述计算机(510)与所述反应机构(100)、所述液体添加机构(300)和所述气体添加机构(400)电连接，且所述计算机(510)通过所述单片机(520)与所述固体添加机构(200)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述反应机构(100)包括盛装反应试剂的反应容器(110)、用于加热反应容器(110)的加热搅拌器(120)，所述加热搅拌器(120)与所述计算机(510)电连接，以通过所述计算机(510)控制所述加热搅拌器(120)的转速、温度和加热时间。
4.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述固体添加机构(200)包括用于盛装固体粉末的注射活塞(210)、用于推动注射活塞(210)运动的推动件(220)，所述计算机(510)通过所述单片机(520)与所述推动件(220)电连接，以通过所述推动件(220)推动所述注射活塞(210)向所述反应机构(100)添加固体粉末。
5.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述液体添加机构(300)包括用于盛装稳定剂的第一器皿(310)、第一注射泵(320)、用于盛装盐溶液的第二器皿(330)、第二注射泵(340)，所述第一器皿(310)、所述第一注射泵(320)、所述反应机构(100)依次连接，所述第二器皿(330)、所述第二注射泵(340)、所述反应机构(100)依次连接，所述第一注射泵(320)和所述第二注射泵(340)均与所述计算机(510)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述第一器皿(310)与所述第一注射泵(320)之间、所述第一注射泵(320)与所述反应机构(100)之间、所述第二器皿(330)与所述第二注射泵(340)之间、所述第二注射泵(340)与所述反应机构(100)之间均通过连接管(350)连接。
7.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述气体添加机构(400)包括盛装压缩气体的气瓶(410)和导出尾气的尾气处理装置(420)，所述气瓶(410)和所述尾气处理装置(420)均通过连接管(350)与所述反应机构(100)连接，所述气瓶(410)与所述计算机(510)电连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述稀土上转换纳米材料的合成装置(10)还包括壳体(600)，所述反应机构(100)设在所述壳体(600)内，所述固体添加机构(200)、所述液体添加机构(300)、所述气体添加机构(400)和所述控制机构(500)设在所述壳体(600)外。
9.根据权利要求8所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述壳体(600)设有顶板(610)，所述固体添加机构(200)安装在所述顶板(610)上，所述顶板(610)开设有进样口(620)，所述固体添加机构(200)、所述液体添加机构(300)和所述气体添加机构(400)均通过所述进样口(620)连接所述反应机构(100)。
10.一种稀土上转换纳米材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的一种稀土上转换纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤S120中，所述固体粉末包括基质、激活剂和敏化剂，所述基质的含量为12-79.5mol％，所述激活剂的含量为0.5-8mol％；所述敏化剂的含量为20-80mol％。
12.根据权利要求11所述的一种稀土上转换纳米材料的合成方法，其特征在于：所述基质为YX3、LuX3、GdX3中的至少一种，所述激活剂为ErX3、TmX3、HoX3中的至少一种及其水合物，所述敏化剂为YbX3及其水合物；
13.根据权利要求10所述的一种稀土上转换纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤S120中，所述盐溶液为氢氧化钠的甲醇溶液和氟化铵的甲醇溶液的混合液，所述氢氧化钠的甲醇溶液的浓度为0.5mol/L，体积为2-8mL，所述氟化铵的甲醇溶液的浓度为0.5mol/L，体积为8-16mL。
14.根据权利要求10所述的一种稀土上转换纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤S120中，所述稳定剂为油酸和十八烯中的至少一种。
15.根据权利要求10所述的一种稀土上转换纳米材料的合成方...
【技术特征摘要】
1.一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述控制机构(500)包括计算机(510)和单片机(520)，所述计算机(510)与所述反应机构(100)、所述液体添加机构(300)和所述气体添加机构(400)电连接，且所述计算机(510)通过所述单片机(520)与所述固体添加机构(200)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述反应机构(100)包括盛装反应试剂的反应容器(110)、用于加热反应容器(110)的加热搅拌器(120)，所述加热搅拌器(120)与所述计算机(510)电连接，以通过所述计算机(510)控制所述加热搅拌器(120)的转速、温度和加热时间。
4.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述固体添加机构(200)包括用于盛装固体粉末的注射活塞(210)、用于推动注射活塞(210)运动的推动件(220)，所述计算机(510)通过所述单片机(520)与所述推动件(220)电连接，以通过所述推动件(220)推动所述注射活塞(210)向所述反应机构(100)添加固体粉末。
5.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述液体添加机构(300)包括用于盛装稳定剂的第一器皿(310)、第一注射泵(320)、用于盛装盐溶液的第二器皿(330)、第二注射泵(340)，所述第一器皿(310)、所述第一注射泵(320)、所述反应机构(100)依次连接，所述第二器皿(330)、所述第二注射泵(340)、所述反应机构(100)依次连接，所述第一注射泵(320)和所述第二注射泵(340)均与所述计算机(510)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述第一器皿(310)与所述第一注射泵(320)之间、所述第一注射泵(320)与所述反应机构(100)之间、所述第二器皿(330)与所述第二注射泵(340)之间、所述第二注射泵(340)与所述反应机构(100)之间均通过连接管(350)连接。
7.根据权利要求2所述的一种稀土上转换纳米材料的合成装置，其特征在于：所述气体添加机构(400)包括盛装压缩气体的气瓶(410)和导出尾气的尾气处理装置(420)，所述气瓶(410)和所述尾气处理装置(420)均通过连接管...
【专利技术属性】
技术研发人员：何皓，关鸣，米超，杜忠波，
申请(专利权)人：深圳市光与生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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