具有白光發(fā)射和光溫傳感雙功能的納米核殼材料的制備
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有白光發(fā)射和光溫傳感雙功能的納米核殼材料的制備，其化學組成通式為NaYbF4:Nd3+@NaY1?yF4:Yby3+；該熒光粉制備方法如下：按通式的化學組成摩爾比計量比精確的稱取原料，放入三頸燒瓶并加適量油酸和油胺將其充分攪拌，通氬氣，120℃加熱攪拌并恒溫保持30min，然后在加熱到275℃保持30min，冷卻后用酒精清洗并用離心機離心即得；本發(fā)明涉及的納米核殼材料的紅光和藍光發(fā)射較強，色純度好，色溫偏低，適合大批量制備，可用于白光發(fā)射、光溫傳感以及生物熒光探針等領域。
【專利說明】
具有白光發(fā)射和光溫傳感雙功能的納米核殼材料的制備
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料技術領域，具體涉及一種具有白光發(fā)射和光溫傳感的納米材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]白光上轉換發(fā)光材料目前廣泛應用于固態(tài)三維顯示、生物熒光探針等領域，市場前景廣闊。目前實現(xiàn)白光發(fā)射主要有兩種方法:一是頻率下轉換，二是控制紅綠藍三種光的強度。但是白光發(fā)射實現(xiàn)最多的材料是玻璃陶瓷，玻璃陶瓷制備工序繁瑣，而且性能比較低，無法滿足高性能器件的需求。因此增強納米材料的白光發(fā)射強度，制備新型的白光納米材料是非常有必要。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供一種具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能納米核殼材料制備方法，選取NaYbF4中引入適量濃度的Nd3+離子為納米核材料，并對其進行NaYF4: Yb3+包覆利用熱分解法形成穩(wěn)定的固溶劑。Nd3+、Yb3+的引入增強了能量轉換，提高Nd3+離子對紅外光的吸收，從而提高藍光、綠光和紅光發(fā)光強度。
[0004]本發(fā)明具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能的納米核殼材料，其化學通式表示:
[0005 ] NaYbF4: Nd3+iNaY1-yF4: Yby3+
[0006]其中:1彡y彡 100%。
[0007]本發(fā)明具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能納米核殼結構的制備采用高溫裂解合成法，具體制備方法如下:
[0008]a、按NaYbFrNcPtNaYi—yFrYby3+的化學組成計量比準確稱取以下原料:醋酸鈉NaCF3COO以及純度為99.99% 以上的Y2O3 Jb2O3和NcbO3 ；
[0009]b、將步驟a中的原料加入三頸燒瓶中，加入適量的油酸和油胺充分攪拌，通氬氣，并加熱。加熱分為兩個階段:
[0010]第一階段:加熱到120 °C后，120 °C恒溫保持30min ；
[0011 ] 第二階段:加熱到275 °C后，275°C恒溫保持30min;
[0012]C、將上述溶液加入無水乙醇離心洗滌即得所需產(chǎn)物。
[0013]有益效果:
[0014](I)本發(fā)明制備方法簡便，色溫較低，適合工業(yè)批量生產(chǎn)。
[0015](2)本發(fā)明制得的納米核殼材料質量較高，色溫偏低。
[0016](3)廉價、新型。
[0017](4)本發(fā)明涉及的NaYbF4和NaYF4材料是一種穩(wěn)定性好、色度佳的新型光轉換材料，NaYF4: Yb3+的包覆增強了紅光和藍光發(fā)射強度，同時增強了NaYbF4: Nd3+白光發(fā)射，在紫外激發(fā)下，發(fā)光強度較大，且發(fā)光高效，色純度好。
【附圖說明】
[0018]圖1NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:l%Yb3+在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0019]圖2NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:3%Yb3+在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0020]圖3NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:4%Yb3+在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0021]圖4NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:5%Yb3+在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0022]圖5NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:6%Yb3+在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0023]圖6NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:8%Yb3+在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0024]圖7恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:10%￥133+在98011111光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0025]圖8恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:20%￥133+在98011111光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0026]圖9恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:30%￥133+在98011111光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0027]圖10恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:50%￥133+在98011111光激發(fā)下的發(fā)射光譜
[0028]圖11恥￥&?4:2%恥3+_3￥&?4在98011111光激發(fā)下的發(fā)射光譜
【具體實施方式】
:
[0029]實施例1:
[0030]合成物的分子式為NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:1%Yb3+。稱量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3⑶0)30.4237g，Yb(CF3COO)30.0050g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜參見圖1。
[0031]實施例2:
[0032]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 3 % Yb3+。稱量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3COO)30.4152g，Yb(CF3C00)30.0150g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜參見圖2。
[0033]實施例3:
[0034]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4:4 % Yb3+。稱量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3COO)30.4109g，Yb(CF3COO)30.0200g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜參見圖3。
[0035]實施例4:
[0036]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 5 % Yb3+。稱量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3⑶0)30.4066g，Yb(CF3COO)30.0256g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜參見圖4。
[0037]實施例5:
[0038]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 6 % Yb3+。稱量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3⑶0)30.4023g，Yb(CF3COO)30.0300g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖5。
[0039]實施例6:
[0040]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 8 % Yb3+。稱量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3⑶0)30.3938g，Yb(CF3C00)30.0400g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖6。[0041 ] 實施例7:
[0042]合成物的分子式為NaYbF4: 2%Nd3+iNaYF4:10%Yb3+。稱量NaC3F⑶O 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3COO)30.3852g，Yb(CF3C00)30.0512g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖7。
[0043]實施例8:
[0044]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4:20 % Yb3+。稱量NaCF3COO 0.1360g，稱量NaCF3COO 0.1360g,Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091 g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的恥￥&?4:2%恥3+0.103(^放入燒杯，加入51111的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO 0.1360g，制備好的Y(CF3COO)30.3424g，Yb(CF3⑶0)30.1024g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖8。
[0045]實施例9:
[0046]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 30 % Yb3+。稱量NaC3F⑶O 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，制備好的Y(CF3COO)30.2996g，Yb(CF3C00)30.1536g將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖9。
[0047]實施例10:
[0048]合成物的分子式為NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 50 % Yb3+。稱量NaC3F⑶O 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4:2%Nd3+0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g，Y(CF3COO)30.2140g，Yb(CF3⑶0)30.2500g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2%Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70°C烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖10。
[0049]實施例11:
[0050]合成物的分子式為NaYbF4:2%Nd3+_aYbF4。稱量NaCF3COO 0.1360g，Nd(CF3⑶O)30.0079g,Yb(CF3COO)30.5091g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120 °C保持30分鐘，隨后再次加熱到275°C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70 0C烘24小時即得。稱量已經(jīng)制備好的NaYbF4: 2 % Nd3+
0.1030g放入燒杯，加入5ml的環(huán)己烷，超生30分鐘，稱量NaCF3COO0.1360g ,Yb(CFWOO)3
0.5121 g，將其置于三頸燒瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并將超聲好的NaYbF4:2 % Nd3+，環(huán)己烷溶液加入三頸燒瓶中，通入氬氣，攪拌15分鐘，加熱到120°C保持30分鐘，隨后再次加熱至IJ275 0C并保持30分鐘，冷卻后用無水乙醇洗滌離心，最后放入干燥箱中70 V烘24小時即得。樣品在980nm光激發(fā)下的激發(fā)光譜參見圖11。
【主權項】
1.一種具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能納米核殼材料，其特征在于化學組成用以下通式表示:NaYbF4: Nd3+iNaY1-yF4: Yby3+ 其中:1彡y彡100%。2.具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能納米核殼材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: a、分別以醋酸鹽、稀土氧化物為原料，根據(jù)化學通式NaYbF4: Nd3+iNaY1-yF4: Yby3+分別計算、稱取醋酸鹽和稀土氧化合物； b、將步驟a中的原料加入三頸燒瓶中，加入適量的油酸和油胺充分攪拌，通入氬氣，并加熱。加熱分為兩個階段: 第一階段:加熱到120 V后，恒溫保持； 第二階段:加熱到275 V后，恒溫保持； c、將上述溶液加入無水乙醇離心洗滌即得所需產(chǎn)物。3.根據(jù)權利要求2所述的具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能納米核殼材料的制備方法，其特征在于所用的醋酸鹽為NaCF3COO，所用的稀土氧化物為Y2O3，Yb2O3，Nd2O3。4.根據(jù)權利要求2所述的具有白光發(fā)射與光溫傳感雙功能納米核殼材料的制備方法，其特征在于步驟b中的原料混合置于三頸燒瓶中，加油酸和油胺攪拌0.25小時，使其均勻混入口 ο
【文檔編號】C09K11/85GK106010537SQ201610369038
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】王祥夫, 徐同同, 步妍妍, 顏曉紅
【申請人】南京郵電大學