[发明专利]一种多波段激发的多色复合纳米材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机材料领域，涉及一种多波段激发的多色复合纳米材料及其制备方法。一种多波段激发的多色复合纳米材料，该复合材料由Ce/Tb(Eu):NaGdF4纳米晶与Yb/Ho:Na₃ZrF₇纳米晶两种前驱体利用表面化学键合作用获得。这种复合纳米晶复合材料通过将上转换与下转换发光稀土离子掺杂在不同的基质中，从而抑制稀土离子之间的无辐射交叉弛豫过程，并且可以实现高效率的多波段激发的多色发光特性，该体系有望在多模成像与光学防伪领域得到实际应用。

技术领域

本发明属于无机材料领域，涉及一种多波段激发的多色复合纳米材料及其制备方法。

背景技术

稀土离子能级非常丰富，在不同的基体材料中可以实现不同的发光特性，例如通过晶体结构调控可以实现铒离子从绿光到红光的可控发射，这有利于实现多色发光。而构建纳米晶复合材料，可以实现激发波长与发射波长的灵活调节，即多波段激发的多色发光。这种依赖于激发波长的多色发光纳米复合材料在多模生物成像与荧光防伪标签领域具有很好的应用前景。虽然通过多种稀土离子共掺的方法可以实现多色发光，但是由于稀土离子之间的无辐射交叉弛豫随着离子种类与浓度的增加而急剧增大，最终导致极低的荧光效率，不利于实际应用。

发明内容

本发明的一个目的是提供了一种多波段激发的多色复合纳米材料，该复合材料采用了Ce/Tb(Eu):NaGdF₄纳米晶和Yb/Ho:Na₃ZrF₇纳米晶复合，这种复合纳米晶复合材料通过将上转换与下转换发光稀土离子掺杂在不同的基质中，从而抑制稀土离子之间的无辐射交叉弛豫过程，并且可以实现高效率的多波段激发的多色发光特性，该体系有望在多模成像与光学防伪领域得到实际应用。本发明的第二个目的是提供上述的复合材料的制备方法，该方法成本低、产量高，所得产物分散性好、复合效率高。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种多波段激发的多色复合纳米材料，该复合材料由Ce/Tb(Eu):NaGdF4纳米晶与Yb/Ho:Na₃ZrF₇纳米晶两种前驱体利用表面化学键合作用获得。

作为优选，所述的Ce/Tb(Eu):NaGdF4纳米晶与Yb/Ho:Na₃ZrF₇纳米晶的摩尔比为3:1-1:3；优选为2:1-1:1。

作为优选，所述的Ce/Tb(Eu):NaGdF4纳米晶中Gd、Ce 、Tb(Eu) 的摩尔比为10~20:2~40.5~2；Yb/Ho:Na₃ZrF₇纳米晶中Zr 、Yb 、Ho的摩尔比为10~20:2~40.5~2。

作为优选，所述的表面化学键合作用为羧基和氨基的化学键。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种制备所述的多波段激发的多色复合纳米材料的方法，该方法包括以下步骤：

1）制备表面含有羧基的Ce/Tb(Eu):NaGdF4纳米晶；

2）制备表面含有氨基的Yb/Ho:Na3ZrF7纳米晶；

3）所得Ce/Tb(Eu):NaGdF4纳米晶和Yb/Ho:Na3ZrF7纳米晶以3:1-1:3的摩尔比例在去离子水中混合，在室温下搅拌24-48小时，经冷冻干燥获得多波段激发的多色复合纳米材料。

作为优选，所述的步骤1）包括以下的步骤：