一种稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料及其制备方法和应用，所述稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料为单斜相的Na

【技术实现步骤摘要】
一种稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米发光材料
，尤其涉及一种稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料及其制备方法和应用。
技术介绍
稀土掺杂纳米发光材料具有背景干扰弱、荧光寿命长、激发能量低和组织渗透深等优点，在照明显示、药物运输、生物医学成像、生物标记等领域展现出广阔的应用前景，是近年来国内外的研究热点。稀土掺杂纳米发光材料是由晶体基质材料和稀土掺杂离子组成，其中，基质材料对发光性能有着至关重要的影响。相对于其他的基质材料，氟化物具有稳定的物理化学性能，较低的声子能量，是一种良好的发光基质材料。目前关于稀土掺杂氟化物发光基质材料的研究主要集中在氟化钇钠(NaYF4)，氟化钆钠(NaGdF4)或氟化钇锂(LiYF4)等碱金属稀土氟化物体系，对碱金属过渡金属氟化物体系的研究很少，尤其是基于过渡金属锆的碱金属过渡金属氟化物体系的研究更是极少报道。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料及其制备方法和应用。专利技术人研究发现，通过高温共沉淀方法，可以制备得到单分散、形貌均一的具有较强的上转换和下转换发光的稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料，所述发光材料为单斜相的Na5Zr2F13纳米材料。所述稀土掺杂氟化锆钠基纳米材料是一种性能优良的纳米发光基质材料，其在发光成像、生物应用等领域有着巨大的发展潜力。该制备方法的合成条件容易控制，制备出的稀土掺杂氟化锆钠基纳米颗粒的分散性、均一性和重复性较好，且其发光性能良好。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种稀土掺杂氟化锆钠基材料，所述材料的化学式为：Na5Zr2F13:x％Ln3+，其中，0≤x≤50，Ln3+选自Ce、Yb、Er、Tm、Ho、Eu、Gd、Tb、Dy、Sm、Nd和Pr中的一种或多种。优选地，0≤x≤40；还优选地，0≤x≤30。作为示例性地，所述稀土掺杂氟化锆钠基材料可以是Na5Zr2F13:x％Eu3+，其中，0≤x≤50；优选地，0≤x≤40；还优选地，0≤x≤30；具体为Na5Zr2F13:10％Eu或Na5Zr2F13:20％Eu。作为示例性地，所述稀土掺杂氟化锆钠基材料还可以是Na5Zr2F13:x1％Yb3+/x2％Er3+，其中，0≤x1+x2≤50；优选地，0≤x1+x2≤40；还优选地，0≤x1+x2≤30；进一步优选地，10≤x1≤30，0≤x2≤10。根据本专利技术，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料为晶体，所述晶相结构为单斜相。根据本专利技术，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料为纳米结构，其粒径为10～60纳米，优选20～30纳米，更优选为24～27纳米。本专利技术还提供上述稀土掺杂氟化锆钠基材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：S1、将稀土醋酸盐、醋酸锆溶于溶剂中；S2、将步骤S1中得到的溶液与溶有氟化铵和氢氧化钠的醇溶液混合，然后升温除去醇；S3、将步骤S2中除去醇后的溶液加热反应，制备得到所述稀土掺杂氟化锆钠基材料。根据本专利技术，在S1中，将稀土醋酸盐、醋酸锆溶于溶剂中的方法可为：将稀土醋酸盐、醋酸锆，与溶剂混合，在惰性气体保护下将其加热升温至100～200℃(优选为120～180℃)并保温20～90分钟(优选为30～60分钟)，以使稀土醋酸盐、醋酸锆溶解，然后冷却。根据本专利技术，所述稀土醋酸盐选自醋酸铈、醋酸镱、醋酸铒、醋酸铥、醋酸钬、醋酸铕、醋酸钆、醋酸铽、醋酸镝、醋酸钐、醋酸钕、醋酸镨中的至少一种；所述溶剂选自油酸和十八胺的混合溶剂。根据本专利技术，所述稀土醋酸盐和醋酸锆的摩尔比为(0.50～0.10):(0.50～0.90)，还优选为(0.30～0.10):(0.70～0.90)。根据本专利技术，所述稀土醋酸盐和溶剂的摩尔比为(0.50～0.10):(50～80)，还优选为(0.30～0.10):(70～80)。根据本专利技术，所述混合溶剂中油酸和十八烯的摩尔比为1:(0.5～5)，还优选为1:(1～3)。根据本专利技术，在S2中，所述氟化铵和氢氧化钠的摩尔比为7:1～5；优选为7:2～3。根据本专利技术，在S2中，所述氟化铵和醇的摩尔体积比为5～10mmol/mL，优选为7～8mmol/mL。根据本专利技术，在S2中，所述醇溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。根据本专利技术，在S2中，所述醋酸锆和氟化铵的摩尔比为0.50～0.90:7，优选为0.70～0.90:7。根据本专利技术，在S2中，所述升温除去醇的具体步骤可为：将上述混合体系置于惰性气氛下，升温至40～100℃(优选为50～100℃)并保温20～90分钟(优选为30～60分钟)。根据本专利技术，在S3中，所述加热反应的温度优选为250～350℃(优选为280～300℃)，所述加热反应的时间为1～4小时(优选为1～2小时)。根据本专利技术，在S3中，所述加热反应结束后，冷却至室温，离心分离，洗涤，干燥，得到所述的稀土掺杂氟化锆钠基材料。本专利技术所述稀土掺杂氟化锆钠基材料是一种纳米发光材料，可以用作上转换和下转换发光理想的基质材料。本专利技术还提供上述稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料的应用，其可以用作上转换和下转换发光的基质材料；可用于发光成像、生物应用等领域。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料及其制备方法和应用，所述稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料为单斜相的Na5Zr2F13纳米材料，所述Na5Zr2F13纳米发光材料的粒径为10～60纳米；所述制备方法是采用醋酸锆作为Zr的金属盐，利用高温共沉淀法合成出了稀土掺杂氟化锆钠基Na5Zr2F13纳米发光材料，所述材料的合成条件容易控制，重复性好，制备出的纳米发光材料分散性、均一性和重复性较好；所述Na5Zr2F13稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料的发光性能良好，是可以用作上转换和下转换发光理想的基质材料，在发光成像、生物应用等领域有着巨大的发展潜力。附图说明图1中的a)、b)和c)分别为实施例1中单斜相Na5Zr2F13:20％Yb/2％Er纳米发光材料的低分辨透射电镜图、高分辨透射电镜图和X射线粉末衍射图。图2是实施例1中单斜相Na5Zr2F13:20％Yb/2％Er纳米发光材料在980nm激光器激发下的上转换荧光光谱图。图3是实施例2中单斜相Na5Zr2F13:20％Yb/1％Tm纳米发光材料在980nm激光器激发下的上转换荧光光谱图。图4是实施例3中单斜相Na5Zr2F13:20％Yb/1％Ho纳米发光材料在980nm激光器激发下的上转换荧光光谱图。图5是实施例4中单斜相Na5Zr2F13:10％Eu纳米发光材料下转移激发和发射光谱图。图6是实施例5中单斜相Na5Zr2F13:10％Ce/10％Tb纳米发光材料下转移激发和发射光谱图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不是用于限制本专利技术的保护范围。此外，应理解，在阅读了本专利技术所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落如本专利技术的保护范围。本实施例中，所述稀土掺杂氟化锆钠基纳米发光材料的低分辨透射电镜图和高分辨透射电镜图是在仪器型号为JEM-2010，厂家为JEOL的仪器下测试得到的。所述稀土掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土掺杂氟化锆钠基材料，其特征在于，所述材料的化学式为：Na

【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂氟化锆钠基材料，其特征在于，所述材料的化学式为：Na5Zr2F13:x％Ln3+，其中，0≤x≤50，Ln3+选自Ce、Yb、Er、Tm、Ho、Eu、Gd、Tb、Dy、Sm、Nd和Pr中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的稀土掺杂氟化锆钠基材料，其特征在于，0≤x≤40；优选地，0≤x≤30。3.根据权利要求1或2所述的稀土掺杂氟化锆钠基材料，其特征在于，所述稀土掺杂氟化锆钠基材料是Na5Zr2F13:x％Eu3+，其中，0≤x≤50；优选地，0≤x≤40；优选地，0≤x≤30。4.根据权利要求1-3所述的稀土掺杂氟化锆钠基材料，其特征在于，所述稀土掺杂氟化锆钠基材料是Na5Zr2F13:x1％Yb3+/x2％Er3+，其中，0≤x1+x2≤50；优选地，0≤x1+x2≤40；优选地，0≤x1+x2≤30；优选地，10≤x1≤30，0≤x2≤10。5.根据权利要求1-4所述的稀土掺杂氟化锆钠基材料，其特征在于，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料为晶体，所述晶相结构为单斜相；优选地，所述Na5Zr2F13:x％Ln3+材料为纳米结构，其粒径为10-60纳米，优选20～30纳米，更优选为24～27纳米。6.权利要求1-5所述的稀土掺杂氟化锆钠基材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、将稀土醋酸盐、醋酸锆溶于溶剂中；S2、将步骤S1中得到的溶液与溶有氟化铵和氢氧化钠的醇溶液混合，然后升温除去醇；S3、将步骤S2中除去醇后的溶液加热反应，制备得到所述稀土掺杂氟化锆钠基材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在S1中，将稀土醋酸盐、醋酸锆溶于溶剂中的方法可为：将稀土醋酸盐、醋酸锆，与溶剂混合，在惰性气体保护下将其加热升温至100～200℃(优选为120～180℃)并保温20～90分钟(优选为30～60...

【专利技术属性】
技术研发人员：付虎辉，于莉华，刘永升，洪茂椿，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35