[发明专利]一种粒径可调的中空长余辉纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种粒径可调的中空长余辉纳米材料及其制备方法，制备时，先采用水热法将葡萄糖制备成碳球，再将长余辉纳米材料的前体离子吸附在碳球表面，最后高温煅烧除去碳球，并原位生成中空长余辉纳米材料。与现有技术相比，本发明以碳球为模板，合成出了粒径可调的中空长余辉纳米材料，与传统的制备长余辉纳米材料的方法相比，本发明制备出的中空长余辉纳米材料的形貌好、粒径可调，且具有能够用来负载功能性物质的较大的空腔，进一步扩展了其在生物医学等领域的应用。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种粒径可调的中空长余辉纳米材料及其制备方法。

背景技术

长余辉材料是一种能够储存外界辐射能量，在激发光停止激发后仍能发光的材料，其余辉能持续几小时甚至数天。由于其特殊的性质，长余辉材料在光照、安全应急、运输等方面有着广泛的应用。近年来，随着纳米级别的长余辉材料出现，由于其具有的长余辉寿命、不需原位激发、无组织自发荧光和高的信噪比等优势，在生物成像、生物分析和肿瘤治疗等方面显示出巨大的应用潜力。现有的长余辉纳米材料一般采用高温煅烧的方法合成，导致长余辉纳米材料形貌不可控、不规则及粒径较大。采用水热法合成的长余辉纳米材料的水溶性较好，且粒径较小，但其余辉时间和荧光强度相比于用高温煅烧法制得的长余辉纳米材料要低很多。为了进一步拓展长余辉纳米材料在生物医学上的应用，有研究人员利用介孔二氧化硅为模板合成长余辉纳米材料，但其长余辉纳米材料前体事先会占据介孔二氧化硅孔道，影响其他功能性物质的负载。另外，在高温煅烧条件下，长余辉纳米材料前体会与介孔二氧化硅反应产生杂质，影响长余辉纳米材料的结晶度和相纯度。因此，如何制备出功能性长余辉纳米材料成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粒径可调的中空长余辉纳米材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种粒径可调的中空长余辉纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)碳球的制备：采用水热法将葡萄糖制备成碳球；

2)前体离子的吸附：将长余辉纳米材料的前体离子吸附在碳球表面；

3)碳球的脱除：高温煅烧除去碳球，并原位生成中空长余辉纳米材料。

进一步地，步骤1)具体为：将葡萄糖溶于水中，之后在150-200℃下反应3-6h，即制得碳球。

进一步地，步骤2)具体为：将长余辉纳米材料的前体金属盐溶于醇水混合物中，之后加入尿素及碳球，并在60-150℃下反应2-24h，分离后得到吸附有金属离子的碳球。反应可在油浴中进行。分离方法可选用离心分离。

进一步地，所述的前体金属盐为锌盐、镓盐及铬盐的混合物，或镓盐、钆盐、铬盐及钕盐的混合物，或锌盐、锡盐、铕盐及铬盐的混合物。

进一步地，所述的锌盐、镓盐及铬盐的混合物中，锌盐、镓盐与铬盐的摩尔比为1:1.5-2.5:0.002-0.004；所述的镓盐、钆盐、铬盐及钕盐的混合物中，镓盐、钆盐、铬盐与钕盐的摩尔比为1:0.4-0.6:0.002-0.004:0.001-0.003；所述的锌盐、锡盐、铕盐及铬盐的混合物中，锌盐、锡盐、铕盐与铬盐的摩尔比为1.5:2-3:0.002-0.003:0.002-0.003。

进一步地，所述的锌盐为氯化锌、醋酸锌或硝酸锌，所述的镓盐为硝酸镓、乙酸镓或氯化镓，所述的铬盐为氯化铬、乙酸铬或硝酸铬，所述的钆盐为硝酸钆，所述的钕盐为硝酸钕或氯化钕，所述锡盐为硝酸锡或氯化锡，所述的铕盐为硝酸铕或氯化铕。

进一步地，所述的醇水混合物中，醇与水的体积比为1:0.8-1.2。醇包括甲醇、乙醇、乙二醇等。

作为优选的技术方案，所述的尿素与碳球的质量比为600-3000:4-100。