[发明专利]一种水溶性稀土纳米材料的微乳液合成方法

说明书

背景技术

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种水溶性稀土纳米材料的微乳液合成方法。

背景技术

稀土纳米材料在许多领域有广泛的应用，特别是稀土发光纳米材料具有发射窄、寿命长、抗漂白等优点，在生物标记和成像方面有着重大应用价值。其生物应用的主要前提是：具有一定水溶性，表面有活性基团(如-COOH、-NH₂或者-SH)。

目前，利用表面活性剂辅助制备成的稀土纳米材料外围是烷基链，因此它们一般是疏水的，也难以进一步功能化。例如利用典型的水热法(Li YD，Nature 2005，437，121；InorganicChemistry 2006，45，6661)或者热解法(Capobianco J A et al.Journal of the American ChemicalSociety，2006，128，7444；Yan CH，Journal of the American Chemical Society 2005，127，3260)或者反相微乳法(Lemyre JL et al.Chemistry of Materials，2005，17，3040)等制备的稀土纳米材料表面有长的烷基链，因而都是疏水的，只能溶于非极性有机溶剂。当前常用的改良策略是在稀土纳米材料的表面包裹一层SiO₂或者高分子材料，这种包裹能改善水溶性，也能提供活性官能团，但是这种两步法合成所需的稀土纳米材料的工艺复杂、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种成本低廉、简便、通用的稀土纳米材料的制备方法，该方法制备的稀土纳米材料拥有良好的水溶性，其表面有活性基团可进行进一步的修饰。

本发明提出的水溶性稀土纳米材料的微乳液合成方法，具体步骤如下：

(1)制备反相微乳液体系

将10～100mL非极性有机溶剂、0.5～10g表面活性剂和0.5～10g助表面活性剂分别与体积为0.1～10mL浓度为0.01～0.5mol/L的稀土化合物水溶液或体积为0.1～10mL浓度为0.01～1mol/L的氟化物或磷酸盐或钒酸盐水溶液或体积为0.1～10mL浓度为0.01～0.5mol/L的双功能有机配体水溶液混合，得到三种反相微乳液体系；其中，水和表面活性剂的摩尔比为5～80，助表面活性剂和表面活性剂的摩尔比为2～50；三种反相微乳体系分别搅拌0.1～5小时，得到清澈的无色溶液；

(2)制备水溶性稀土纳米材料

将等体积的第一种反相微乳液和第二种反相微乳液混合，在0～100℃搅拌0.1～10小时，再将与第一种或第二种反相微乳液等体积的第三种反相微乳液加入以上混合溶液，在0～100℃搅拌0.1～30小时，反应结束后，加入丙酮破乳，再高速离心5～60分钟，用正庚烷和乙醇依次清洗沉淀，再高速离心，除去吸附的有机物后，真空干燥沉淀即得到稀土纳米材料。

本发明中所使用的稀土化合物为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)或钇(Y)的氯化物或硝酸盐，或者是其中几种的混合物。

本发明中所使用的双功能配体为X-(CH₂)_n-Y，其中基团X为-COOH、-SH、-NH₂或者-OH；基团Y为-COOH、-SH、-NH₂或者-OH；n为1-30的自然数。

本发明中所使用非极性有机溶剂为正己烷、正庚烷、辛烷、异辛烷、甲苯或苯。

本发明中所使用的表面活性剂为脂肪族胺盐、烷基季胺盐、烷基嘧啶卤代物。

本发明中所使用的表面活性剂优选为十六烷基三乙基溴化铵(CTAB)。

本发明中所使用的助表面活性剂为醇类CH₃(CH₂)_n-OH，n＝1～10。

本发明中所使用的助表面活性剂优选为丁醇、戊醇、己醇。

本发明中所使用的氟化物或磷酸盐或钒酸盐为它们的钠盐、钾盐或者铵盐。

本发明的制备方法成本低、简便、通用，制备的稀土纳米材料拥有良好的水溶性，其表面有活性基团，活性基团种类取决于加入的双功能配体。

附图说明

图1是水溶性的LaF₃纳米棒的透射电子显微镜照片。

图2是水溶性的LaF₃纳米棒的红外光谱。