[发明专利]氟化钇为基质的上转换发光空心球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以氟化钇为基质的上转换发光空心材料及其制备方法，属于稀土掺杂发 光材料制备技术领域。

背景技术

上转换发光材料是一类重要的稀土发光材料，它能够通过多光子机制将低频率激发光转 换成高频率发射光，在固体激光器、传感器、太阳电池、防伪识别、红外探测、生物检测等 领域都有着重要的应用。稀土氟化物具有低的声子振动能量，稀土离子激发态猝灭程度小， 高的热和环境稳定性，已成为上转换发光材料的良好的基质。

以氟化物为基质的上转换纳米发光材料的制备方法主要有水热法、溶剂热法、微乳液法 等。这些制备方法制备的氟化物上转换发光材料均为实心材料，目前还未见制备空心上转换 发光材料的报道。而在专利号为200810155960.X的专利中，王志林提出了一种制备复合稀 土氟化物空心球的方法，是将复合稀土金属离子与乙二胺四乙酸作用形成配合物，再加入氟 化物，在有机溶剂与水的混合溶液中进行反应得到复合稀土氟化物空心球。目前国内外还没 有采用精氨酸辅助法制备出纳米棒组装的氟化物上转换空心发光球的报道。

氨基酸作为一种重要的生物分子，可以用作表面活性剂使用，近年来氨基酸辅助合成法 正逐渐吸引生物学家和化学家越来越多的关注。精氨酸是一种结构简单，价格低廉的氨基酸， 以其为表面活性剂来辅助合成纳米棒组装的空心稀土发光纳米球具有方法简单、经济、无污 染的优点。空心发光纳米球具有低密度、比表面积大、渗透性高的特点，从而在分子荧光探 针、药物的缓释和输运材料以及轻质填料方面有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种以氟化钇为基质的上转换发光空心球及其制备方法，该发光球 是由纳米棒组装而成。

本发明所制备的上转换发光材料的化学表达式为：Y_1-x-yYb_xLn_yF₃

其中：Ln为Er或Tm；x＝0.05～0.2；y＝0.01～0.1

本发明所提供的制备纳米棒组装的以氟化钇为基质的上转换空心发光球的方法是稀土离 子先与精氨酸形成混合溶液，再加入氟化铵溶液，在不同温度和时间下进行水热反应，即可 得到所述的纳米棒组装的氟化钇上转换空心发光球。

本发明制备方法所使用的原料为纯度为99.99％的Y₂O₃、Yb₂O₃、Tm₂O₃、Er₂O₃、和分析 纯的NH₄F，溶剂为水，HNO₃用来溶解氧化物，表面活性剂为分析纯的精氨酸。

制备纳米棒组装的氟化物上转换空心发光球的方法包括如下步骤：

步骤1.在室温或加热的条件下，将稀土氧化物用硝酸溶解，加入水形成稀土离子的混合 溶液，再加入精氨酸溶液混合均匀，室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟，再加入氟化铵溶液， 继续搅拌30分钟，得到混合溶液；其中稀土离子总量与氟离子(F^-)的物质的量的比为1∶3～5； 稀土离子总量与精氨酸的物质的量的比为1∶2.5～3.5；

步骤2.将步骤1所得混合溶液移入反应釜，分别于160～200℃的条件下反应24～48小时， 取出反应釜，待自然冷却到室温，离心分离，洗涤数次，干燥后，得到前驱体样品；

步骤3.将步骤2所得的前驱体样品于450～600℃下灼烧4～8小时，得到纳米棒组装的氟 化钇上转换空心发光球。

本发明以稀土金属氧化物为原料，在精氨酸存在的条件下，经过不同水热反应温度、不 同反应时间和随后的热处理，即可得到纳米棒组装的氟化钇上转换空心发光球。本发明以精 氨酸为表面活性剂，整个反应在水溶液中进行，没有任何有机溶剂，经济环保，实用性强， 具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是实施例1所制备的Y_0.9Yb_0.09Er_0.01F₃空心发光球的SEM照片；该图兼作为摘要附 图；