[发明专利]一种稀土硫氧化物上转换纳米管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型材料领域，特别涉及一种稀土硫氧化物上转换纳米管及其制备方法。

背景技术

作为稀土发光材料中的一个类别，上转换稀土发光材料是一种吸收低能光子后发射高能光子的发光材料。可将近红外激发光转换成可见光或近红外光，具有光穿透深度大，无自发荧光干扰，对生物组织几乎无损伤等优势。在免疫分析、生物传感、生物成像、光热治疗等生物领域具有广阔的应用前景。其中，基质材料的选择对上转换发光材料的发光效率具有重要的影响。到目前为止，大多数研究集中于声子能低的稀土卤化物材料（特别是氟化物），这其中对β-NaYF₄的研究最为广泛，低声子能及其特殊的结构使它具有较高的发光效率，被公认为最有效的上转换发光材料，相关的纳米材料的可控合成及生物应用研究也最广泛。相比之下，关于声子能仅次于卤化物的稀土硫氧化物上转换发光材料的研究报道相对较少。2013年，Rosa Martín-Rodrígue等人系统的研究了Gd₂O₂S:Er³⁺上转换发光材料的光学性能，结果表明就10%的Er³⁺掺杂的Gd₂O₂S体系，在单色光的激发下，它的上转换发光效率要比最常用的10%的Er³⁺掺杂的β-NaYF₄体系高很多，引起了人们对稀土硫氧化物上转换发光材料的关注。其实，稀土硫氧化物具有优越的物理、化学性能，它较宽的禁带宽度（4.6–4.8 eV）适合于掺杂其他离子。

目前，常用的稀土硫氧化物主要采用高温固相法获得。关于稀土硫氧化物纳米材料的合成则是近几年的研究热点，相关的研究报道还比较少，如Yi-Zhi Huang等人采用B-S转化法合成了不同的稀土硫氧化物纳米线；Fei Zhao等人采用高温热解法合成了Eu₂O₂S纳米片；Qilin Dai等人采用溶胶凝胶法合成了La₂O₂S:Eu³⁺纳米晶，其他关于形貌可控和分散性好的稀土硫氧化物纳米材料的报道还不多。

发明内容

解决现有的稀土硫氧化物纳米材料形貌可控性差，材料团聚现象严重等问题，本发明提供一种稀土硫氧化物上转换纳米管的制备方法，该方法既可以控制纳米管的形貌，又可以降低材料的团聚现象，丰富了硫氧化钆纳米材料的制备方法，对于扩宽稀土硫氧化物的应用具有一定的帮助。

本发明采用的技术解决方案是：一种稀土硫氧化物上转换纳米管的制备，该材料通过模板二次转换法制备得到的，其通式为Gd₂O₂S:x%Yb³⁺,y%Er³⁺，其中x为0-20，y为0-2。

一种稀土硫氧化物上转换纳米管的制备方法，将总物质的量为2mmol的硝酸钆，硝酸镱和硝酸铒三种材料按物质的量比例（100-x-y）%：x%：y%，其中x为0-20，y为0-2加入到水溶液中，在搅拌的情况下加入氨水，使混合溶液的pH大于10，之后在60-80 ^oC下保温15-24 h，离心得到白色沉淀。最后将所得材料置于高温管式炉中，在N₂/S的混合气氛中于600-800 ^oC下保温1.5-3 h，即制得Gd₂O₂S:x%Yb³⁺,y%Er³⁺纳米管。

所述的N₂/S的混合气氛中硫磺的用量为3-5g。

所述的氨水用量为2-3ml。

所述的水溶液的用量为20-30ml。

所述的硝酸钆为Gd(NO₃)₃·6H₂O，所述的硝酸铒为Er(NO₃)₃·6H₂O，所述的硝酸镱Yb(NO₃)₃·6H₂O。