具有白光发射和光温传感双功能的纳米核壳材料的制备
【专利摘要】本发明涉及一种具有白光发射和光温传感双功能的纳米核壳材料的制备，其化学组成通式为NaYbF4:Nd3+@NaY1?yF4:Yby3+；该荧光粉制备方法如下：按通式的化学组成摩尔比计量比精确的称取原料，放入三颈烧瓶并加适量油酸和油胺将其充分搅拌，通氩气，120℃加热搅拌并恒温保持30min，然后在加热到275℃保持30min，冷却后用酒精清洗并用离心机离心即得；本发明涉及的纳米核壳材料的红光和蓝光发射较强，色纯度好，色温偏低，适合大批量制备，可用于白光发射、光温传感以及生物荧光探针等领域。
【专利说明】
具有白光发射和光温传感双功能的纳米核壳材料的制备
技术领域
[0001 ]本发明属于稀土发光材料技术领域，具体涉及一种具有白光发射和光温传感的纳米材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]白光上转换发光材料目前广泛应用于固态三维显示、生物荧光探针等领域，市场前景广阔。目前实现白光发射主要有两种方法:一是频率下转换，二是控制红绿蓝三种光的强度。但是白光发射实现最多的材料是玻璃陶瓷，玻璃陶瓷制备工序繁琐，而且性能比较低，无法满足高性能器件的需求。因此增强纳米材料的白光发射强度，制备新型的白光纳米材料是非常有必要。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种具有白光发射与光温传感双功能纳米核壳材料制备方法，选取NaYbF4中引入适量浓度的Nd3+离子为纳米核材料，并对其进行NaYF4: Yb3+包覆利用热分解法形成稳定的固溶剂。Nd3+、Yb3+的引入增强了能量转换，提高Nd3+离子对红外光的吸收，从而提高蓝光、绿光和红光发光强度。
[0004]本发明具有白光发射与光温传感双功能的纳米核壳材料，其化学通式表示:
[0005 ] NaYbF4: Nd3+iNaY1-yF4: Yby3+
[0006]其中:1彡y彡 100%。
[0007]本发明具有白光发射与光温传感双功能纳米核壳结构的制备采用高温裂解合成法，具体制备方法如下:
[0008]a、按NaYbFrNcPtNaYi—yFrYby3+的化学组成计量比准确称取以下原料:醋酸钠NaCF3COO以及纯度为99.99% 以上的Y2O3 Jb2O3和NcbO3 ；
[0009]b、将步骤a中的原料加入三颈烧瓶中，加入适量的油酸和油胺充分搅拌，通氩气，并加热。加热分为两个阶段:
[0010]第一阶段:加热到120 °C后，120 °C恒温保持30min ；
[0011 ] 第二阶段:加热到275 °C后，275°C恒温保持30min;
[0012]C、将上述溶液加入无水乙醇离心洗涤即得所需产物。
[0013]有益效果:
[0014](I)本发明制备方法简便，色温较低，适合工业批量生产。
[0015](2)本发明制得的纳米核壳材料质量较高，色温偏低。
[0016](3)廉价、新型。
[0017](4)本发明涉及的NaYbF4和NaYF4材料是一种稳定性好、色度佳的新型光转换材料，NaYF4: Yb3+的包覆增强了红光和蓝光发射强度，同时增强了NaYbF4: Nd3+白光发射，在紫外激发下，发光强度较大，且发光高效，色纯度好。
【附图说明】
[0018]图1NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:l%Yb3+在980nm光激发下的发射光谱
[0019]图2NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:3%Yb3+在980nm光激发下的发射光谱
[0020]图3NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:4%Yb3+在980nm光激发下的发射光谱
[0021]图4NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:5%Yb3+在980nm光激发下的发射光谱
[0022]图5NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:6%Yb3+在980nm光激发下的发射光谱
[0023]图6NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:8%Yb3+在980nm光激发下的发射光谱
[0024]图7恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:10%￥133+在98011111光激发下的发射光谱
[0025]图8恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:20%￥133+在98011111光激发下的发射光谱
[0026]图9恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:30%￥133+在98011111光激发下的发射光谱
[0027]图10恥￥&?4:2%恥3+_&￥?4:50%￥133+在98011111光激发下的发射光谱
[0028]图11恥￥&?4:2%恥3+_3￥&?4在98011111光激发下的发射光谱
【具体实施方式】
:
[0029]实施例1:
[0030]合成物的分子式为NaYbF4:2%Nd3+_aYF4:1%Yb3+。称量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3⑶0)30.4237g，Yb(CF3COO)30.0050g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的发射光谱参见图1。
[0031]实施例2:
[0032]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 3 % Yb3+。称量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3COO)30.4152g，Yb(CF3C00)30.0150g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的发射光谱参见图2。
[0033]实施例3:
[0034]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4:4 % Yb3+。称量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3COO)30.4109g，Yb(CF3COO)30.0200g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的发射光谱参见图3。
[0035]实施例4:
[0036]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 5 % Yb3+。称量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3⑶0)30.4066g，Yb(CF3COO)30.0256g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的发射光谱参见图4。
[0037]实施例5:
[0038]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 6 % Yb3+。称量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3⑶0)30.4023g，Yb(CF3COO)30.0300g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图5。
[0039]实施例6:
[0040]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 8 % Yb3+。称量NaC3FCOO 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3⑶0)30.3938g，Yb(CF3C00)30.0400g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图6。[0041 ] 实施例7:
[0042]合成物的分子式为NaYbF4: 2%Nd3+iNaYF4:10%Yb3+。称量NaC3F⑶O 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3COO)30.3852g，Yb(CF3C00)30.0512g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图7。
[0043]实施例8:
[0044]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4:20 % Yb3+。称量NaCF3COO 0.1360g，称量NaCF3COO 0.1360g,Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091 g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的恥￥&?4:2%恥3+0.103(^放入烧杯，加入51111的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO 0.1360g，制备好的Y(CF3COO)30.3424g，Yb(CF3⑶0)30.1024g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图8。
[0045]实施例9:
[0046]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 30 % Yb3+。称量NaC3F⑶O 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，制备好的Y(CF3COO)30.2996g，Yb(CF3C00)30.1536g将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图9。
[0047]实施例10:
[0048]合成物的分子式为NaYbF4:2 % Nd3+iNaYF4: 50 % Yb3+。称量NaC3F⑶O 0.1360g，Nd(CF3COO)30.0079g，Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4:2%Nd3+0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g，Y(CF3COO)30.2140g，Yb(CF3⑶0)30.2500g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2%Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70°C烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图10。
[0049]实施例11:
[0050]合成物的分子式为NaYbF4:2%Nd3+_aYbF4。称量NaCF3COO 0.1360g，Nd(CF3⑶O)30.0079g,Yb(CF3COO)30.5091g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120 °C保持30分钟，随后再次加热到275°C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70 0C烘24小时即得。称量已经制备好的NaYbF4: 2 % Nd3+
0.1030g放入烧杯，加入5ml的环己烷，超生30分钟，称量NaCF3COO0.1360g ,Yb(CFWOO)3
0.5121 g，将其置于三颈烧瓶中，加入16ml油酸和8ml油胺，并将超声好的NaYbF4:2 % Nd3+，环己烷溶液加入三颈烧瓶中，通入氩气，搅拌15分钟，加热到120°C保持30分钟，随后再次加热至IJ275 0C并保持30分钟，冷却后用无水乙醇洗涤离心，最后放入干燥箱中70 V烘24小时即得。样品在980nm光激发下的激发光谱参见图11。
【主权项】
1.一种具有白光发射与光温传感双功能纳米核壳材料，其特征在于化学组成用以下通式表示:NaYbF4: Nd3+iNaY1-yF4: Yby3+ 其中:1彡y彡100%。2.具有白光发射与光温传感双功能纳米核壳材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: a、分别以醋酸盐、稀土氧化物为原料，根据化学通式NaYbF4: Nd3+iNaY1-yF4: Yby3+分别计算、称取醋酸盐和稀土氧化合物； b、将步骤a中的原料加入三颈烧瓶中，加入适量的油酸和油胺充分搅拌，通入氩气，并加热。加热分为两个阶段: 第一阶段:加热到120 V后，恒温保持； 第二阶段:加热到275 V后，恒温保持； c、将上述溶液加入无水乙醇离心洗涤即得所需产物。3.根据权利要求2所述的具有白光发射与光温传感双功能纳米核壳材料的制备方法，其特征在于所用的醋酸盐为NaCF3COO，所用的稀土氧化物为Y2O3，Yb2O3，Nd2O3。4.根据权利要求2所述的具有白光发射与光温传感双功能纳米核壳材料的制备方法，其特征在于步骤b中的原料混合置于三颈烧瓶中，加油酸和油胺搅拌0.25小时，使其均匀混入口 ο
【文档编号】C09K11/85GK106010537SQ201610369038
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】王祥夫, 徐同同, 步妍妍, 颜晓红
【申请人】南京邮电大学