一種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er:KMnF3納米晶尺寸的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機發光材料領域，尤其涉及一種調控稀土離子摻雜氟化物納米晶尺寸的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，稀土離子摻雜氟化物上轉換納米晶在生物成像、生物檢測、生物標記等方面具有潛在的應用價值而備受關注。稀土離子能級非常豐富，在特殊的基體材料中可以實現單一波段的發光，這有利于提高生物檢測的靈敏度。在生物醫學領域，納米材料的尺寸是一個很重要的因素，這是由于納米晶的尺寸與其在生物體內的分布、排出的路徑以及排出的比例等有著密切的聯系。本發明提出一種通過在反應體系中引入鋅離子來實現Yb/Er = KMnF3納米晶尺寸的調控，隨著引入的鋅離子比例從O增加到30%，產物的平均晶粒尺寸從8nm增加到20nm。眾所周知，不同半徑的離子摻雜進入到基質晶格中，會導致晶格畸變，進而形成缺陷，這將減弱材料的發光性能。此發明的特殊之處在于，鋅離子并沒有進入到基體晶格中，只是在反應過程中，促進了基質納米晶的生長，這為氟化物納米材料的尺寸調控提供了一種全新的思路，有利于納米材料合成領域的進一步發展。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是公開一種新穎的調控稀土離子摻雜氟化物納米晶尺寸的方法，具體是通過在反應體系中引入鋅離子來實現Yb/Er: KMnF3納米晶尺寸的調控。
[0004]為了實現上述發明目的，本發明采用下述的技術方案。
[0005]—種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er = KMnF3納米晶尺寸的方法，包括如下步驟:
[0006](I)將(0.64-x)毫摩爾乙酸錳，X毫摩爾乙酸鋅，0.144毫摩爾乙酰丙酮鐿，0.016毫摩爾乙酰丙酮鉺，4毫升油酸，4毫升油胺，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，在150°C的溫度下保溫I小時得到無水的透明溶液A ;
[0007](2)待A溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在60°C的溫度下保溫半小時；
[0008](3)待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫；
[0009](4)將步驟(3)所得的納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，然后于40°C -80°C烘干后得到最終產物。
[0010]作為優選，X是0,0.08,0.16或0.24中的一個。
[0011]通過本發明的技術方案制得的用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er = KMnF3納米晶，粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察分析表明:所得到的產物為純立方相KMnF3,其尺寸在8-18nm范圍內可控。在980nm激光照射下，Yb/Er = KMnF3納米晶可以發出明亮的紅光，其發射波長位于650nm。本發明的用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er:KMnF3納米晶尺寸的方法的特殊之處在于，反應體系中引入的鋅離子并沒有進入到基質晶格中，防止了缺陷的形成，有利于提高產物的上轉換發光性能。此外，此發明制備方法簡單、成本低、產量高，所得產物分散性好、形狀均一，具有高效單譜帶上轉換發光特性。這種新穎的調控稀土離子摻雜氟化物納米晶尺寸的方法有望在納米材料合成領域得到廣泛的應用。
【附圖說明】
[0012]圖1:實施例1-4中Yb/Er:KMnFjfi米晶的X射線衍射圖；
[0013]圖2:實施例1-4中Yb/Er:KMnF3納米晶的透射電鏡圖；
[0014]圖3:實施例4中Yb/Er: KMnF3納米晶的能譜圖；
[0015]圖4:實施例1-4中Yb/Er:謂必3納米晶的上轉換發光譜，其中激發波長為980nm。
【具體實施方式】
[0016]下面結合圖1、圖2、圖3和圖4對本專利做進一步的說明。
[0017]實施例1
[0018]—種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er = KMnF3納米晶尺寸的方法，包括如下步驟:將0.64毫摩爾乙酸錳，0.144毫摩爾乙酰丙酮鐿，0.016毫摩爾乙酰丙酮鉺，4毫升油酸，4毫升油胺，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，在150°C的溫度下保溫I小時得到無水的透明溶液A ;待A溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在60 0C的溫度下保溫半小時；待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫；將所得的納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，然后于60°C烘干后得到最終產物。
[0019]按上述方法制得的Yb/Er = KMnF3納米晶，粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察表明:所合成的產物為純立方相kMnFjg，如圖1中a所示，其平均晶粒尺寸為8nm，如圖2中a所示。在980納米激光照射下，所合成的Yb/Er = KMnF3納米晶為單一波段上轉換發光，其發射波長為650納米，如圖4中a所示。
[0020]實施例2
[0021]—種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er = KMnF3納米晶尺寸的方法，包括如下步驟:將0.56毫摩爾乙酸錳，0.08毫摩爾乙酸鋅，0.144毫摩爾乙酰丙酮鐿，0.016毫摩爾乙酰丙酮鉺，4毫升油酸，4毫升油胺，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，在150°C的溫度下保溫I小時得到無水的透明溶液A ;待々溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在60°C的溫度下保溫半小時；待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫；將所得的納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，然后于60°C烘干后得到最終產物。
[0022]按上述方法制得的Yb/Er = KMnF3納米晶，粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察表明:所合成的產物為純立方相kMnFjg，如圖1中b所示，其平均晶粒尺寸為10nm，如圖2中b所示。在980納米激光照射下，所合成的Yb/Er = KMnF3納米晶為單一波段上轉換發光，其發射波長為650納米，如圖4中b所示。
[0023]實施例3
[0024]—種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er = KMnF3納米晶尺寸的方法，包括如下步驟:將0.48毫摩爾乙酸錳，0.16毫摩爾乙酸鋅，0.144毫摩爾乙酰丙酮鐿，0.016毫摩爾乙酰丙酮鉺，4毫升油酸，4毫升油胺，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，在150°C的溫度下保溫I小時得到無水的透明溶液A ;待々溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在60°C的溫度下保溫半小時；待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫；將所得的納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，然后于60°C烘干后得到最終產物。
[0025]按上述方法制得的Yb/Er = KMnF3納米晶，粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察表明:所合成的產物為純立方相kMnFjg，如圖1中c所示，其平均晶粒尺寸為12nm，如圖2中c所示。在980納米激光照射下，所合成的Yb/Er = KMnF3納米晶為單一波段上轉換發光，其發射波長為650納米，如圖4中c所示。
[0026]實施例3
[0027]—種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er = KMnF3納米晶尺寸的方法，包括如下步驟:將0.48毫摩爾乙酸錳，0.08毫摩爾乙酸鋅，0.144毫摩爾乙酰丙酮鐿，0.016毫摩爾乙酰丙酮鉺，4毫升油酸，4毫升油胺，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，在150°C的溫度下保溫I小時得到無水的透明溶液A ;待々溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在60°C的溫度下保溫半小時；待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫；將所得的納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，然后于60°C烘干后得到最終產物。
[0028]按上述方法制得的Yb/Er = KMnF3納米晶，粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察表明:所合成的產物為純立方相kMnFjg，如圖1中d所示，其平均晶粒尺寸為18nm，如圖2中d所示。在980納米激光照射下，所合成的Yb/Er = KMnF3納米晶為單一波段上轉換發光，其發射波長為650納米，如圖4中d所示。從能譜圖可以看出，產物中不含Zn元素，如圖3所示。
【主權項】
1.一種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er:KMnF 3納米晶尺寸的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將(0.64-x)毫摩爾乙酸錳，X毫摩爾乙酸鋅，0.144毫摩爾乙酰丙酮鐿，0.016毫摩爾乙酰丙酮鉺，4毫升油酸，4毫升油胺，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，在150°C的溫度下保溫I小時得到無水的透明溶液A ; (2)待A溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在60°C的溫度下保溫半小時； (3)待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫； (4)將步驟(3)所得的納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，然后于40°C-80°C烘干后得到最終產物。2.根據權利要求1所述的一種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er:KMnF3m米晶尺寸的方法，其特征在于.-X是0、0.08,0.16或0.24中的一個。
【專利摘要】本發明屬于無機發光材料領域。一種用于調控具有單譜帶上轉換發光性能的Yb/Er:KMnF3納米晶尺寸的方法，包括如下步驟：將乙酸錳，乙酸鋅，乙酰丙酮鐿，乙酰丙酮鉺，油酸，油胺，十八烯加入到三頸瓶中，在氮氣的保護條件下，保溫得到無水的透明溶液A；待A溶液自然冷卻到室溫后，將氟化鉀的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，保溫；待甲醇溶液全部揮發之后，迅速升溫并在此保溫，然后自然冷卻到室溫；將納米晶用乙醇和環己烷混合液洗滌，烘干后得到最終產物。該方法的優點是簡單、成本低、產量高，所得產物分散性好、形狀均一，具有高效單譜帶上轉換發光特性。
【IPC分類】B82Y20/00, B82Y30/00, C09K11/61, B82Y40/00
【公開號】CN105038777
【申請號】CN201510405493
【發明人】雷磊, 徐時清
【申請人】中國計量學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月9日