[发明专利]铕离子掺杂四氟化钆钠发光纳米棒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土铕离子掺杂四氟化钆钠(NaGdF₄:Eu³⁺)纳米棒的制备方法，属于稀土掺杂发光材料制备技术领域。

背景技术

稀土掺杂发光材料是无机发光材料家族中重要的一种发光物质，在显示照明、激光器、光纤放大器以及防伪技术和生物荧光标记等方面有广泛的应用。以NaYF₄和NaGdF₄为代表的稀土四氟化物是一类声子能量低的氟化物基质材料，而且稀土离子激发态猝灭程度小，具有高的热和环境稳定性，因此以四氟化物为基质的纳米发光材料的研究引起了高度重视。

NaGdF₄:Eu³⁺是一种非常重要的氟化物红色发光材料，其制备方法主要有水热法、溶剂热法、共沉淀法、微乳液法等。如：中国科学院长春应用化学研究所的Yuan Wu等人在Journal of Colloid and Interface Science，2010.10：1016-1040上报道了采用柠檬酸辅助水热法合成了NaGdF4:Eu3+纳米发光材料；安徽工业大学的Shang Bing Wang在Materials Characterization，2010，61：824-830上报道了采用溶剂热法制备了树枝状NaGdF₄:Eu³⁺纳米晶；A.Mech等人在Journal of Alloys and Compounds，2004，380：315-320上报道了采用共沉淀法制备了平均粒径为20nm的六方相的NaGdF₄:Eu³⁺纳米晶；波兰的Wroclaw大学的M.Karbowiak等人在Journal of Physics and Chemistry of Solids，2005，66：1008-1019上报道了采用微乳液法合成了NaGdF₄:Eu³⁺纳米粒子。目前国内外未见采用十二烷基硫酸钠辅助水热法合成NaGdF₄:Eu³⁺发光纳米棒的报道。

十二烷基硫酸钠是一种十分广泛的阴离子表面活性剂，其价格低廉，以其为表面活性剂来辅助合成纳米粒子组装的稀土发光纳米棒具有方法简单、经济、无污染的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土铕离子掺杂四氟化钆钠(NaGdF₄:Eu³⁺)发光纳米棒及其制备方法，该纳米棒由纳米粒子组装而成。

本发明所提供的NaGdF₄:Eu³⁺发光纳米棒，其特征在于此发光纳米棒是一种棒状结构，直径为100nm，长度达700nm，纳米棒由直径约为80～100nm，长度约为100～200nm的椭球形的稀土纳米粒子相互粘连自组装而成。

本发明所提供的制备NaGdF₄:Eu³⁺纳米粒子组装的发光纳米棒的方法是稀土离子先与十二烷基硫酸钠形成混合溶液，再加入氟化物在一定的温度和时间下进行水热反应，即可得到所述的NaGdF₄:Eu³⁺纳米粒子组装的发光纳米棒。

本发明制备方法所使用的原料为纯度为99.99％的Gd₂O₃、Eu₂O₃和分析纯的氟化物(NH₄F、KF、NaF)，溶剂为水，HNO₃用来溶解氧化物，表面活性剂为分析纯的十二烷基硫酸钠。

制备NaGdF₄:Eu³⁺纳米粒子组装的发光纳米棒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，再加入十二烷基硫酸钠，室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟，混合均匀，再加入氟化物，继续搅拌30分钟，得到混合溶液，所述的两种稀土离子Eu³⁺和Gd³⁺的物质的量的比为1∶4～39；稀土离子总量与氟离子(F^-)的物质的量的比为1∶4～12；稀土离子总量与十二烷基硫酸钠的物质的量的比为1∶1.5～2.5；