圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料领域，尤其涉及一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料、制备方法及应用，其制备方法包括以下步骤：S1，制备稀土反应前驱体溶液和磷酸根离子反应前驱体溶液；S2，将磷酸根离子反应前驱体溶液加入到稀土反应前驱体溶液中，获得混合溶液；S3，将混合溶液保温，直至获得混合浊液；S4，将混合浊液离心洗涤，获得具有圆偏振发光性质的手性稀土磷酸盐纳米晶。本发明专利技术将稀土无机化合物和手性分子相结合，合成具有圆偏振荧光性质的手性稀土磷酸盐纳米晶。采用简单高效的共沉淀方法，操作简单，反应条件易于实现，成本低廉、具有很好的普适性。适性。适性。

【技术实现步骤摘要】
圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，具体为一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]手性是一种不对称的结构特性，它在自然界中广泛存在。手性及手性响应可以出现在任何尺度的物体中，从分子系统到宏观系统不等，如手性小分子、氨基酸、纳米晶、贝壳以及星云。手性材料的特殊结构使其具有独特的性质，包括材料对左和右旋圆偏振光的吸收不同时，可以用圆二色性来进行表示；对于手性发光材料发射的左和右旋圆偏振光也会存在差异，可以用圆偏振荧光来进行衡量。圆偏振光因其在信息安全、光电器件以及三维显示等领域中的巨大应用价值而备受关注，传统获得圆偏振光的方法是利用线偏振片和四分之一波片组合将非偏振光转化为圆偏振光，但是这种间接的方法不仅器件结构复杂，更重要的是在光传递的过程会有至少50％的能量损失，因此开发出可以直接产生圆偏振光的手性发光材料是非常有必要的。
[0003]目前关于手性发光材料的研究多为有机体系，然而有机材料的稳定性差，光学响应弱，与之相比无机材料的尺寸和形状易于控制，并且在酸性、碱性以及高温等恶劣环境仍能保持其光学稳定性，是圆偏振光研究的理想材料。然而，手性无机发光纳米材料目前仍存在着种类有限，制备方法复杂以及发射的圆偏振光颜色较为单一等问题，这大大地限制了其进一步应用与商业化生产。
[0004]稀土元素有着独特的发光特性，它的发射带窄，色纯度高，斯托克斯位移大，并且在很大程度上不受周围环境的影响，不同的稀土离子有着自己的特征颜色，发射波长范围从紫外光区域至可见光区域至近红外光区域。稀土磷酸盐纳米晶作为发光基质具有稳定性高，发光性能好的特点，将手性引入该稀土发光体系，可以有效地实现圆偏振荧光的发射。目前已有研究通过在稀土材料中引入手性从而实现圆偏振荧光性质，但这些材料的合成方法困难，圆偏振光颜色单一，制约了手性发光纳米材料的进一步发展和实际应用。因此，开发一种具有颜色可调的且稳定的圆偏振光发射材料具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料、制备方法及应用。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1，制备稀土反应前驱体溶液和磷酸根离子反应前驱体溶液；
[0009]S2，将磷酸根离子反应前驱体溶液加入到稀土反应前驱体溶液中，获得混合溶液；
[0010]S3，将混合溶液保温，直至获得混合浊液；
[0011]S4，将混合浊液离心洗涤，获得具有圆偏振发光性质的手性稀土磷酸盐纳米晶材
料。
[0012]优选的，在S1中，所述稀土反应前驱体溶液的制备方法如下：
[0013]S111，将0.1mol/L的基质稀土离子水溶液和0.1mol/L的待掺杂的发光稀土离子水溶液以摩尔比1：0.02～1：0.13混合，获得稀土混合溶液；
[0014]S112，将稀土混合溶液与0.1mol/L的手性分子溶液以摩尔比为1：0.6～1：3混合，获得混合稀土溶液；
[0015]S113，调节混合稀土溶液的pH，获得pH＝1～5的调节混合稀土溶液；
[0016]S114，将调节混合稀土溶液在40～100℃下水浴搅拌保温15～45min，获得稀土反应前驱体溶液。
[0017]优选的，在S111中，所述基质稀土离子水溶液为氯化镧溶液、硝酸镧溶液、氯化铽溶液、硝酸铽溶液、氯化钆溶液、硝酸钆溶液、氯化铈溶液和硝酸铈溶液中的任意一种；
[0018]所述待掺杂的发光稀土离子水溶液为氯化铕溶液、硝酸铕溶液、氯化铽溶液溶液、硝酸铽溶液、氯化镝溶液、硝酸镝溶液、氯化铥溶液和硝酸铥溶液中的任意一种或者几种的混合；
[0019]所述手性分子溶液为L
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酒石酸溶液、D
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酒石酸溶液、L
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谷氨酸溶液、D
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谷氨酸溶液、L
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天冬氨酸溶液、D
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天冬氨酸溶液、L
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青霉胺溶液、D
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青霉胺溶液、L
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缬氨酸溶液和D
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缬氨酸溶液中的任意一种。
[0020]优选的，在S1中，所述磷酸根离子反应前驱体溶液的制备方法如下：
[0021]S121，将0.1mol/L的带有磷酸根离子的水溶液与1mol/L的盐酸溶液以摩尔比为4：1混合，获得带有磷酸根离子和盐酸的前驱体溶液；
[0022]S122，将带有磷酸根离子和盐酸的前驱体溶液在40～100℃下水浴保温15～45min，获得磷酸根离子反应前驱体溶液。
[0023]优选的，在S121中，所述带有磷酸根离子的水溶液为磷酸氢二钠溶液或磷酸二氢铵溶液。
[0024]优选的，在S2中，所述混合溶液中稀土离子与磷酸根离子的摩尔比为1：1.5～1：2.5。
[0025]优选的，在S3中，所述保温温度为40～100℃。
[0026]优选的，在S4中，离心时的离心转速为6000r/min～8000r/min，离心时间为8～10min。
[0027]一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料，采用圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料制备方法获得。
[0028]一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料在手性光学防伪中的应用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术采用的圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料制备方法将稀土无机化合物和手性分子相结合，合成具有圆偏振荧光性质的手性稀土磷酸盐纳米晶。采用简单高效的共沉淀方法，操作简单，反应条件易于实现，成本低廉、具有很好的普适性。
[0031]此外本专利技术首次在手性稀土磷酸盐纳米材料中掺杂不同的稀土发光离子，制备获得的产品具有多色可调的圆偏振荧光，且为无机手性纳米材料。经过检测，不同颜色对应的波段具有两个关于x轴对称的圆偏振荧光峰，并具有很好的稳定性，实现了圆偏振荧光颜色
可调且稳定，极大地扩展了具有圆偏振荧光性质的无机纳米材料的应用领域。
附图说明
[0032]图1为本专利技术手性稀土磷酸盐纳米材料的XRD图；
[0033]图2为本专利技术手性稀土磷酸盐纳米材料的透射电镜图；
[0034]图3为本专利技术中发射红色、绿色和蓝色的手性稀土磷酸盐纳米材料的圆偏振荧光光谱图；
[0035]图4为本专利技术发射红色圆偏振光的手性稀土磷酸盐纳米材料的荧光光谱图；
[0036]图5为本专利技术发射红色圆偏振光的手性稀土磷酸盐纳米材料的圆偏振荧光光谱图；
[0037]图6为本专利技术发射绿色圆偏振光的手性稀土磷酸盐纳米材料的荧光光谱图；
[0038]图7为本专利技术发射绿色圆偏振光的手性稀土磷酸盐纳米材料的圆偏振荧光光谱图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，制备稀土反应前驱体溶液和磷酸根离子反应前驱体溶液；S2，将磷酸根离子反应前驱体溶液加入到稀土反应前驱体溶液中，获得混合溶液；S3，将混合溶液保温，直至获得混合浊液；S4，将混合浊液离心洗涤，获得具有圆偏振发光性质的手性稀土磷酸盐纳米材料。2.根据权利要求1所述的圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料制备方法，其特征在于，在S1中，所述稀土反应前驱体溶液的制备方法如下：S111，将0.1mol/L的基质稀土离子水溶液和0.1mol/L的待掺杂的发光稀土离子水溶液以摩尔比1：0.02～1：0.13混合，获得稀土混合溶液；S112，将稀土混合溶液与0.1mol/L的手性分子溶液以摩尔比为1：0.6～1：3混合，获得混合稀土溶液；S113，调节混合稀土溶液的pH，获得pH＝1～5的调节混合稀土溶液；S114，将调节混合稀土溶液在40～100℃水浴下搅拌保温15～45min，获得稀土反应前驱体溶液。3.根据权利要求2所述的圆偏振发光的手性稀土磷酸盐纳米材料制备方法，其特征在于，在S111中，所述基质稀土离子水溶液为氯化镧溶液、硝酸镧溶液、氯化铽溶液、硝酸铽溶液、氯化钆溶液、硝酸钆溶液、氯化铈溶液和硝酸铈溶液中的任意一种；所述待掺杂的发光稀土离子水溶液为氯化铕溶液、硝酸铕溶液、氯化铽溶液溶液、硝酸铽溶液、氯化镝溶液、硝酸镝溶液、氯化铥溶液和硝酸铥溶液中的任意一种或者几种的混合；所述手性分子溶液为L
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酒石酸溶液、D
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酒石酸溶液、L
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谷氨酸溶液、D
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谷氨酸溶液、L
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【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏鹏，李嘉明，谭丽丽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：