[发明专利]室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF4材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土复合材料制备领域，具体涉及室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法。

背景技术

稀土氟化物纳米材料在发光、医药生物、润滑等领域有广泛的应用，目前已经发展出多种合成稀土氟化物纳米材料的方法。包括：溶胶-凝胶法、液-固-液法、高温固相法、水热/溶剂热法、高温溶剂法在内的几种相对比较成熟的合成方法。

众所周知，纳米材料应用于生物领域(包括生物标记、医学诊断等)必须具备较小的尺寸、良好的亲水性。因此，将上述稀土氟化物纳米材料应用于生物领域的先决条件就是对它们进行表面修饰，得到亲水性的纳米材料。

苏锵等人于2004年在Mater.Lett.上报道了利用高温固相法合成KGd₂F₇发光材料；林君等人于2008年在Chem.Mater.上发表了利用水热方法制备稀土氟化物；但是这两种合成策略的反应温度高，得到的产物尺寸较大，且不具备亲水性质。

为了克服制备出的纳米粒子亲水性差的问题，还需要在制备纳米粒子的步骤之后，用一些修饰方法对其进行修饰，现有的修饰方法主要包括：表面配体替换法、SiO₂包覆法等。但是这些方法过程繁琐、修饰方法复杂，一般需要多个步骤来完成。张勇等人于2007年在Nanotechnolog上发表了通过水热方法合成了聚醚酰亚胺包覆的亲水性NaYF₄纳米粒子。然而该方法需要较高的合成温度，并且得到的产物团聚严重，分散性较差，不利于直接应用。

发明内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，包括：反应需要较高的温度、反应过程相对繁琐、修饰方法复杂、产物亲水性差，提供一种室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法。

室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法，该方法包括：将50mmol Gd₂O₃用HNO₃加热至溶解，加去离子水稀释，配制成浓度为0.5M的Gd(NO₃)₃溶液；取2mL Gd(NO₃)₃溶液加入DEG/水混合溶剂中(Gd(NO₃)₃溶液与DEG/水混合溶剂的总体积为50mL)，搅拌10min后向上述溶液中加入4mmolKF·2H₂O；室温下搅拌6～15小时后将所得产物分离、洗涤、干燥，得到KGdF₄材料；

所述DEG/水混合溶剂中，DEG的体积分数为0～96％，水的体积分数为100％～4％。

有益效果：

(1)本发明所述方法合成步骤简单，可在室温条件下，一步合成具有亲水性质的KGdF₄纳米粒子，无需修饰步骤，减少了技术工作量。

(2)本发明所述方法合成步骤简单，反应条件温和，可重复性强，可以实现批量制备，同时通过简单地控制DEG/水的体积比即可实现对产物尺寸的有效调节。

(3)本发明所述方法选择KGdF₄为基质材料，采用一缩二乙二醇(DEG)/水混合溶液作为反应媒介，在室温下合成了尺寸可控(215-40nm)且具有水分散性质的KGdF₄纳米粒子。

(4)本发明通过调节DEG/水的体积比可以得到粒径大小从215nm到40nm的纳米/亚微米复合材料，大小均匀，单分散性较好，并且具有良好的表面性质，可以稳定分散于水或乙醇等极性溶剂中形成胶体溶液。

附图说明

图1为由本发明所述室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法制备出的粒径为215nm的KGdF₄亚微米粒子；

图2为由本发明所述室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法制备出的粒径为165nm的菱角状KGdF₄亚微米粒子；

图3为由本发明所述室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法制备出的粒径为115nm的菱角状KGdF₄亚微米粒子；

图4为由本发明所述室温下一步合成尺寸可控的亲水性KGdF₄材料的方法制备出的粒径为76nm的KGdF₄纳米粒子；