專利名稱:以Lu<sub>2</sub>O<sub>3</sub>為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料及其制備方法,屬于上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
上轉(zhuǎn)換發(fā)光是指在光致發(fā)光的激發(fā)過(guò)程中,在長(zhǎng)波長(zhǎng)光的激發(fā)下產(chǎn)生短波長(zhǎng)的光發(fā)射。上轉(zhuǎn)換發(fā)光在熒光探針、生物標(biāo)記、激光技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、光纖放大器、三維立體顯示、紅外探測(cè)技術(shù)與防偽等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。三維有序大孔(孔直徑大于50nm)材料除具有一般多孔材料的特點(diǎn)以外,還具有孔道排列規(guī)則有序、周期性強(qiáng)、孔徑均一、孔結(jié)構(gòu)分布均勻等優(yōu)點(diǎn),在光子晶體材料、大分子催化、大分子過(guò)濾、催化劑載體、電極材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。將三維有序大孔材料和上轉(zhuǎn)換發(fā)光結(jié)合為一體的功能化三微有序大孔材料在藥物釋放負(fù)載載體和生物標(biāo)記等方面具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),因此制備與研究具有上裝換發(fā)光的三維有序大孔材料已成為近年來(lái)多孔材料研究的熱點(diǎn)。例如Xuesong Qu, Hongwei Song, Xue Bai, Guohui Pan, Biao Dong, Haifeng Zhao, Fang Wang, Ruifei Qin.三維有序大孑L材料 ZrO2 :Yb, Er 的制備及上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì),無(wú)機(jī)化學(xué),(reparation and UpconverTion Luminescence of Three-DimenTionalIy Ordered Macroporous ZrO2: Er3+,Yb3+,Inorganic Chemistry. 2008,47: 96 - 9659)該文報(bào)道了三維有序大孔材料&02: Yb, Er的制備并研究了其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)。目前,三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料仍存在材料基質(zhì)比較單一的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
為克服三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料基質(zhì)比較單一的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種以 Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料及其制備方法,通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供的是這樣一種以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料, 該材料中Lu離子%離子Er離子的摩爾比=2 0.01 0.1 0.01 0.1。本發(fā)明的另一目的在于提供一種以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的制備方法,經(jīng)過(guò)下列各步驟
(1)取硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿;
(2)將步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺、硝酸鐿分別溶解于無(wú)水乙醇,按Lu離子、%離子與Er離子的摩爾比為2 0.01 0.1 0. 01 0. 1的比例取上述三種溶液混合均勻,然后按檸檬酸和Lu離子的摩爾比例為1 1加入檸檬酸,得到前驅(qū)物溶液;
(3)按每cm2有序陣列模板滴加0.01 ImL的前驅(qū)物溶液,將步驟(2)所得前驅(qū)物溶液填入有序陣列模板中,再在500 800°C下煅燒3 10小時(shí),即得到%、Er共摻雜的以 Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料。所述步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿為市售產(chǎn)品或者是通過(guò)下列方法獲得將Er203、Yb203、Lu2O3分別溶解于濃硝酸中,再在100°C下蒸干后分別形成干燥的硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿。所述濃硝酸是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的市售濃硝酸。所述步驟(2)的檸檬酸、無(wú)水乙醇均為市售產(chǎn)品。所述步驟(3)的有序陣列模板是按常規(guī)方法利用微球與基板制備一元有序蛋白石模板,其中微球是一種直徑為300 500nm的聚苯乙烯微球;基板是石英或者玻璃基板。本發(fā)明制得的%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料,以Lu2O3為基質(zhì),基質(zhì)材料中摻雜有稀土和Er3+離子,該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中大孔的直徑為150 350nm。本發(fā)明具備的效果和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明所得三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料在980nm激光的激發(fā)下,具有較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射。針對(duì)三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料存在的材料基質(zhì)比較單一的問(wèn)題,提供了一種新型三維有序多孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)材料,并實(shí)現(xiàn)了將Lu2O3三維有序大孔材料和上轉(zhuǎn)換發(fā)光結(jié)合為一體,這種功能化三微有序大孔材料在藥物釋放負(fù)載載體和生物標(biāo)記等方面具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì);并且使用該方法制備的Lu2O3三維有序大孔材料可重復(fù)性高,制備方法簡(jiǎn)單,基質(zhì)材料化學(xué)穩(wěn)定性好且聲子能量較低。
圖1為實(shí)施例1所得%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的SEM照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述,但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1
(1)將Er203、Yb203、Lu203分別溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的市售濃硝酸中,再在100°C下蒸干后分別形成干燥的硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿;
(2)將步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺、硝酸鐿分別溶解于市售無(wú)水乙醇,按Lu離子、Yb 離子與Er離子的摩爾比為2 0. 1 0.1的比例取上述三種溶液混合均勻,然后按檸檬酸和Lu離子的摩爾比例為1 1加入市售檸檬酸,得到前驅(qū)物溶液;
(3)按每cm2有序陣列模板滴加0.05mL的前驅(qū)物溶液,將步驟(2)所得前驅(qū)物溶液填入有序陣列模板中,再在550°C下煅燒5小時(shí),即得到%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料;其中有序陣列模板是按常規(guī)方法利用微球與基板制備一元有序蛋白石模板,其中微球是一種直徑為400nm的聚苯乙烯微球;基板是石英基板。該材料中Lu離子%離子Er離子的摩爾比=2 0.1 0.1。如圖1所示,所得%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的孔大小為230nm ;該三維有序大孔材料在980nm激光的激發(fā)下,在520 580nm和 650 690nm呈現(xiàn)Er的特征發(fā)射峰。實(shí)施例2(1)將Er203、Yb203、Lu203分別溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的市售濃硝酸中,再在100°C下蒸干后分別形成干燥的硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿;
(2)將步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺、硝酸鐿分別溶解于市售無(wú)水乙醇,按Lu離子、Yb 離子與Er離子的摩爾比為2 0.01 0.01的比例取上述三種溶液混合均勻,然后按檸檬酸和Lu離子的摩爾比例為1 1加入市售檸檬酸,得到前驅(qū)物溶液;
(3)按每cm2有序陣列模板滴加0.OlmL的前驅(qū)物溶液,將步驟(2)所得前驅(qū)物溶液填入有序陣列模板中,再在500°C下煅燒10小時(shí),即得到%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料;其中有序陣列模板是按常規(guī)方法利用微球與基板制備一元有序蛋白石模板,其中微球是一種直徑為500nm的聚苯乙烯微球;基板是玻璃基板。該材料中Lu離子%離子Er離子的摩爾比=2 0. 01 0.01。所得%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的孔大小為350nm ;該三維有序大孔材料在980nm激光的激發(fā)下,在520 580nm和650 690nm 呈現(xiàn)Er的特征發(fā)射峰。實(shí)施例3
(1)取市售硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿;
(2)將步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺、硝酸鐿分別溶解于市售無(wú)水乙醇,按Lu離子、Yb 離子與Er離子的摩爾比為2 0.05 0.08的比例取上述三種溶液混合均勻,然后按檸檬酸和Lu離子的摩爾比例為1 1加入市售檸檬酸,得到前驅(qū)物溶液;
(3)按每cm2有序陣列模板滴加ImL的前驅(qū)物溶液,將步驟(2)所得前驅(qū)物溶液填入有序陣列模板中,再在800°C下煅燒3小時(shí),即得到%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料;其中有序陣列模板是按常規(guī)方法利用微球與基板制備一元有序蛋白石模板,其中微球是一種直徑為300nm的聚苯乙烯微球;基板是石英基板。該材料中 Lu離子Yb離子Er離子的摩爾比=2 0. 05 0.08。所得%、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的孔大小為320nm ;該三維有序大孔材料在980nm激光的激發(fā)下,在520 580nm和650 690nm 呈現(xiàn)Er的特征發(fā)射峰。
權(quán)利要求
1.一種以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料,其特征在于該材料中Lu 離子Yb離子Er離子的摩爾比=2 0.01 0.1 0.01 0.1。
2.權(quán)利要求1所述三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的制備方法,其特征在于經(jīng)過(guò)下列各步驟(1)取硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿;(2)將步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺、硝酸鐿分別溶解于無(wú)水乙醇,按Lu離子、%離子與Er離子的摩爾比為2 0.01 0.1 0. 01 0. 1的比例取上述三種溶液混合均勻,然后按檸檬酸和Lu離子的摩爾比例為1 1加入檸檬酸,得到前驅(qū)物溶液;(3)按每cm2有序陣列模板滴加0.01 ImL的前驅(qū)物溶液,將步驟(2)所得前驅(qū)物溶液填入有序陣列模板中,再在500 800°C下煅燒3 10小時(shí),即得到%、Er共摻雜的以 Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的制備方法,其特征在于所述步驟(1)中的硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿為市售產(chǎn)品或者是通過(guò)下列方法獲得將 Er2O3^ Yb203、Lu2O3分別溶解于濃硝酸中,再在100°C下蒸干后分別形成干燥的硝酸镥、硝酸鉺和硝酸鐿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的制備方法,其特征在于所述濃硝酸是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的市售濃硝酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的制備方法,其特征在于所述步驟(2)的檸檬酸、無(wú)水乙醇均為市售產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料的制備方法,其特征在于所述步驟(3)的有序陣列模板是按常規(guī)方法利用微球與基板制備一元有序蛋白石模板,其中微球是一種直徑為300 500nm的聚苯乙烯微球;基板是石英或者玻璃基板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料及其制備方法,通過(guò)硝酸镥、硝酸鉺、硝酸鐿分別溶解于無(wú)水乙醇,按Lu離子、Yb離子與Er離子的摩爾比為2︰0.01~0.1︰0.01~0.1取上述四種溶液混合均勻,再加入檸檬酸,得到前驅(qū)物溶液,再將前驅(qū)物溶液填入有序陣列模板中,然后煅燒后,即得到Y(jié)b、Er共摻雜的以Lu2O3為基質(zhì)的三維有序大孔上轉(zhuǎn)換發(fā)光陶瓷材料;該材料中Lu離子︰Yb離子︰Er離子的摩爾比=2︰0.01~0.1︰0.01~0.1。該材料在980nm激光的激發(fā)下,具有較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射,且可重復(fù)使用性高,制備方法簡(jiǎn)單,基質(zhì)材料化學(xué)穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)C09K11/78GK102533267SQ20111043439
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者余雪, 周大成, 宋志國(guó), 尹兆益, 楊勇, 楊正文, 邱建備 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)