[发明专利]介孔核壳荧光粉及液相制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种介孔核壳材料及制备方法，具体地说是一种介孔核壳YOF:Ln@mSiO₂纳米晶及制备方法。

背景技术

稀土氧化物的化学稳定性好、机械强度高、激光损伤阈值高，但是氧化物的声子能量过高，导致了稀土离子掺杂的氧化物发光效率很低；氟化物由于具有较低的声子能量、无辐射、跃迁几率小，掺杂浓度高，对于稀土离子是比较好的基质。进一步的，离子掺杂的稀土氟氧化物则集中了二者的优点于一身，氟氧化钇是一类新型的发光基质，既拥有氧化物的物理化学稳定性，又有氟化物的低声子能量及较高的掺杂浓度，因此在发光材料领域具有潜在的广阔的应用前景。

传统纳米材料的主要合成方法有固相法和液相法，其中液相法由于操作安全、只需较简单的设备、具有较均匀的产物而广泛使用。液相法包括共沉淀法、水热/溶剂热法、溶胶-凝胶法和高温热解法。其中，共沉淀法在近几年里脱颖而出并得到了广泛的研究，因为该方法制备的产物具有较高的结晶度、粒度分布窄、分散性好，且产量高、装置简单易行。目前，稀土氧化物的共沉淀方法主要是采用稀土三价硝酸盐与尿素进行共沉淀，经过高温煅烧后生成较均匀的微纳米晶。而用这种方法生成氟氧化钇产物的相关研究还未进行。最近，中国科学院长春应用化学所林君课题组提出了用共沉淀法生成氟氧化物的方法，所得到的氟氧化镧具有分散性好、尺寸可控、荧光效率高的特点，但是这种材料仅仅具有单一的发光性能。

作为荧光稀土化合物，仅仅具有一种功能存在很多局限性。为了实现其在生物及其他相关领域的深度应用，对其进行结构改造，如生成核壳、空心、介孔结构等成了一种趋势。中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林课题组提出了用高温热解法生成50纳米以下的纳米材料，并对其表面进行二氧化硅包覆，从而实现了功能性载药从而应用于抗癌治疗。而寻求新的具有较优异荧光性能的材料作为内核，仍然需要进一步探讨研究。

综上，具有普遍意义、可适用液相法制备高性能多功能结构的氟氧化钇的方案或路线还没有报道过。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好上转换荧光性能的介孔核壳荧光粉。本发明的目的还在于提供一种简单易行、产量高的介孔核壳荧光粉的液相制备方法。

本发明的介孔核壳荧光粉的化学表达式为：YOF:Ln@mSiO₂，其中Ln＝Yb/Er、Yb/Ho 或Yb/Tm，其中“@”表示包覆。

本发明的介孔核壳荧光粉的液相制备方法包括：

(1)采用共沉淀法生成纳米晶氟氧化钇前驱体；

(2)经过空气中煅烧后得到氟氧化钇YOF:Ln，并采用溶胶凝胶法在YOF:Ln表面包覆介孔二氧化硅形成核壳结构YOF:Ln@mSiO₂。

本发明的介孔核壳荧光粉的液相制备方法还可以包括：

1、所述采用共沉淀法生成纳米晶氟氧化钇前驱体的方法为：将1mL的Ln(NO₃)₃加入30-70ml的去离子水水中，加入1.5-3g尿素，然后再加入0.08-0.12g的KF，充分搅拌至溶液均匀后，封装容器放于70-95℃水浴锅中水浴，静置放置2-4h，待反应结束后，将所得产物离心分离。

2、Ln(NO₃)₃是将镧系氧化物置于硝酸中溶解，加热除去多余的硝酸得到的，所述镧系氧化物为氧化钇、氧化镱、氧化铒、氧化钬、氧化铥，所述Ln(NO₃)₃是中镧系元素的摩尔比为钇60～95％、铒或钬或铥中的一种1％、余量为镱。

3、所述煅烧是将前驱体在400-600℃空气中煅烧3-5小时。

4、所述采用溶胶凝胶法在YOF:Ln表面包覆介孔二氧化硅包括：YOF:Ln溶解在30-70mL的去离子水和60-80mL乙醇中，超声至均匀后，加入0.2-0.4g的溴化十六烷基三甲铵CTAB，0.2-0.4mL的正硅酸乙酯TEOS，以及1-2mL的浓氨水，连续搅拌5-7h后，所得到的产物用水和乙醇清洗离心数次，60℃烘箱中干燥12h，采用冷却水回流法去除溴化十六烷基三甲铵。

本发明提出：①以去离子水作为溶剂，稀土硝酸盐作为前驱体，在尿素、氟化钾的共同参与下，生成单分散的氟氧化钇前驱体。②利用溶胶凝胶法在煅烧后得到的氟氧化物表面包覆介孔二氧化硅外壳，从而构成核壳结构而具有较大的比表面积和孔洞。其具体制备方案、结构设计以及理论的通用性在国内外尚属空白。