[发明专利]一种稀土掺杂NaGdF4上转换纳米晶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种稀土掺杂NaGdF₄上转换纳米晶及其制备方法。

背景技术

近年来，由于上转换具有在固体激光器、三维显示、太阳能电池、光催化、生物标记、光动力治疗等方面潜在的运用价值备受关注，特别是稀土掺杂氟化物ALnF₄(A＝碱金属或碱土金属，Ln＝稀土元素)上转换材料在近几年得到了广泛的研究。β-NaYF₄已被公认为发光效率最强的基质材料之一，最近几年又发现β-(K-Na)GdF₄基质不仅可以提供类似NaYF₄的上转换发光，而且能进行多模态显像，如CT、MRI，替代传统有毒性的增强剂。由于Gd³⁺拥有丰富的能级和大的磁矩，使稀土掺杂氟化物纳米材料具有优异的顺磁性能和良好的发光性能。从其丰富的能级出发，基于Gd³⁺的基质在能量迁移过程中可以允许激活离子迁移能的捕获，即使在低掺杂水平，并且Gd³⁺在紫外区有吸收，能够促进基质和激活离子之间的能量传递，还能与特定的下转换离子如Eu³⁺-Tb³⁺离子对，诱导产生强烈的红色和绿色的下转换排放；从其顺磁性出发，Gd基质化合物被广泛应用于T₁造影剂，在核磁共振成像(MRI)技术可产生高空间分辨对比的解剖细节，具有穿透深度深、可快速三维扫描等优点；从其发光性能出发，制备出的稀土掺杂氟化物上转换发光纳米材料在生物医学领域应用十分广泛，不仅可以用于体外细胞及生物分子的高灵敏度检测，还可以用于癌症热疗、磁共振与光双模式成像等方面，为癌症等重大疾病的早期诊断和可视化治疗提供全新的手段和方法。NaGdF₄基质上转换材料是当前最具发展潜力的磁性―荧光双功能纳米材料之一。

虽然上转换发光材料在光成像方面显示了无比优越的特点，但是在临床应用中，发光效率低、粒径大、分散性差等缺点是制约其发展和应用的主要瓶颈。因此，探索新的合成方法，获得单分散、小粒径、高发光效率的纳米晶对于此类材料在生物方面的应用具有非常重要的意义。到目前为止，研究者们开发了多种制备上转换纳米材料的方法，主要包括沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、燃烧法、水热(溶剂热)法和热裂解法等。其中，水热(溶剂热)法 (Nature，2005，437(7055)：121-124.)和热裂解法(Nano Lett.，2007，7(3)：847-852.) 是两种最常采用和控制合成小尺寸、形貌均一以及分散性好的合成方法。Boyer(Journal of the American Chemical Society,2006,128(23):7444-7445.)课题组以油酸作为配体，以十八烯为溶剂，将(CF₃COO)₃RE前驱物和CF₃COONa置于反应瓶中，快速升温至300℃使稀土前驱物热分解，制备出尺寸分布在10～50nm的α-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换发光纳米粒子。新加坡 Yi(Advanced Functional Materials,2006,16(18):2324-2329.)课题组也先后采用此法制备了形貌可控的NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换纳米粒子，得到了粒径均匀、分散性好的油溶性的上转换发光材料。但目前制备此类材料主要是以油酸(OA)作为稳定剂和配体，以十八烯(ODE) 为溶剂，在高温下分解三氟乙酸盐获得，此法反应过程中会产生强腐蚀性且有毒物质，不利于环保，并且反应成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种稀土掺杂NaGdF₄上转换纳米晶及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种稀土掺杂NaGdF₄上转换纳米晶的制备方法，包括如下步骤如下：

(1)称取稀土氧化物固体放入容器中，加入少量去离子水，磁力搅拌条件下升温，在升温过程中，滴加盐酸，使固体完全溶解得到透明溶液；在另一容器中加入氢氧化钠(NaOH) 固体和油酸(OA)，在通保护气的条件下升温共热，直至氢氧化钠固体全部溶解得到油状液体；