本發(fā)明涉及對納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，屬于稀土摻雜氟化物發(fā)光納米晶體領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、稀土摻雜氟化物納米晶體因具備獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，如長壽命發(fā)射、窄帶寬、高抗光閃爍和強抗光漂白能力等，而在生物成像、生物傳感、光伏器件和光化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。

2、其中，生物領(lǐng)域?qū)ο⊥翐诫s氟化物納米晶體有著尺寸小和發(fā)光強度高的特殊要求。然而，納米晶體表面晶格缺陷的存在嚴重降低了其發(fā)光性能。尤其是隨著稀土摻雜氟化物納米晶體尺寸的減小，由其表面晶格缺陷而導(dǎo)致的猝滅作用愈發(fā)強烈，使其難以滿足發(fā)光亮度高的需求，這極大地限制了稀土摻雜氟化物納米晶體在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。

3、目前，研究人員主要通過構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)、染料敏化、表面等離子體耦合、介電微透鏡調(diào)制和光子晶體工程等途徑來嘗試解決這一問題，但這些方法都存在各自的局限性。例如，核殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，往往會伴隨著稀土摻雜氟化物納米晶體尺寸的增加，而另外幾種方法均存在操作繁瑣、工藝復(fù)雜的缺點。更重要的是，上述方法均未能從根本上消除晶體表面晶格缺陷，實際效果有限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的消除納米晶體表面晶格缺陷的方法會增加晶體尺寸、工藝復(fù)雜的技術(shù)問題，而提供一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，通過采用一種簡單的制備工藝，在不改變晶體尺寸的前提下，使稀土摻雜氟化物納米晶體能夠達到既滿足小尺寸要求又具有高發(fā)光強度的效果。

2、本發(fā)明的稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，按以下步驟進行：

3、一、以油酸和1-十八烯的混合溶液為溶劑，以惰性稀土離子的可溶性鹽為溶質(zhì)，配制前驅(qū)體溶液；其中惰性稀土離子為釔(y)、镥(lu)、釓(gd)或鑭(la)；

4、二、將初始稀土摻雜氟化物納米晶體的環(huán)己烷分散液與前驅(qū)體溶液混合，其中初始稀土摻雜氟化物納米晶體的環(huán)己烷分散液中三價陽離子的物質(zhì)的量與前驅(qū)體溶液中稀土離子的物質(zhì)的量之比為1：(1～8)；隨后，在溫度為100～180℃的條件下保溫10～30min以除去混合液中的環(huán)己烷和水，再升溫至200～300℃保持5～90min，再冷卻至室溫，將所得液體倒入離心管中，加入乙醇，在5000～10000r/min的轉(zhuǎn)速下離心洗滌5～15min；反復(fù)離心洗滌2～3次后，分散到環(huán)己烷中，完成稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)。

5、更進一步地，初始稀土摻雜氟化物納米晶體的環(huán)己烷分散液中稀土摻雜氟化物納米晶體的尺寸為5～60nm。

6、更進一步地，步驟一所述的油酸和1-十八烯的混合溶液中油酸與1-十八烯的體積比為1：(1～3)。

7、更進一步地，步驟一所述的前驅(qū)體溶液，使每10ml前驅(qū)體溶液中含有0.5～4mmol惰性稀土離子。

8、更進一步地，步驟一所述的惰性稀土離子的可溶性鹽為惰性稀土離子的醋酸鹽或氯化鹽。

9、更進一步地，步驟一所述的前驅(qū)體溶液的配制方法如下：將惰性稀土離子的可溶性鹽加入到油酸與1-十八烯的混合溶液中，在氮氣或氬氣等惰性氣體保護下，攪拌升溫至100～160℃并保持10～60分鐘，使原料充分溶解，得到前驅(qū)體溶液。

10、更進一步地，步驟二中所述的初始稀土摻雜氟化物納米晶體為如liyf4、liluf4、ligdf4、nayf4或nagdf4。

11、本發(fā)明的稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法，通過濕化學(xué)處理法，利用惰性稀土離子(如y/lu/gd/la等)填充納米晶體表面的陽離子空位，消除其表面晶格缺陷，在不改變稀土摻雜氟化物納米晶體尺寸的情況下，實現(xiàn)稀土離子發(fā)光的增強。

12、本發(fā)明優(yōu)點：一、本發(fā)明在不改變稀土摻雜氟化物納米晶體尺寸的情況下，消除納米晶體表面的晶格缺陷，顯著增強稀土摻雜氟化物納米晶體的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。這一發(fā)現(xiàn)為納米材料的優(yōu)化以及在超高分辨率成像和生物領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了一條新的路徑。二、表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)操作過程較為簡單，只需要改變反應(yīng)條件(如納米晶體與稀土離子前驅(qū)體比例、溫度和反應(yīng)時間等條件)，不需要復(fù)雜的化學(xué)修飾或新的合成步驟。因此，易于大規(guī)模生產(chǎn)和實際應(yīng)用。這一方法不僅對提升各類納米晶體的發(fā)光性能具有重要意義，也為拓展其在生物成像及其他領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。

技術(shù)特征：

1.一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于，初始稀土摻雜氟化物納米晶體的環(huán)己烷分散液中稀土摻雜氟化物納米晶體的尺寸為5～60nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于，步驟一所述的油酸和1-十八烯的混合溶液中油酸與1-十八烯的體積比為1：(1～3)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于，步驟一所述的前驅(qū)體溶液，每10ml前驅(qū)體溶液中含有0.5～4mmol惰性稀土離子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于，步驟一所述的惰性稀土離子的可溶性鹽為惰性稀土離子的醋酸鹽或氯化鹽。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于，步驟一所述的前驅(qū)體溶液的配制方法如下：將惰性稀土離子的可溶性鹽加入到油酸與1-十八烯的混合溶液中，在氮氣或氬氣等惰性氣體保護下，攪拌升溫至100～160℃并保持10～60分鐘使原料溶解，得到前驅(qū)體溶液。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，其特征在于，步驟二中所述的初始稀土摻雜氟化物納米晶體為如liyf4、liluf4、ligdf4、nayf4或nagdf4。

技術(shù)總結(jié)
一種稀土摻雜氟化物納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，它涉及對納米晶體表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法，它是要解決現(xiàn)有的消除納米晶體表面晶格缺陷的方法會增加晶體尺寸、工藝復(fù)雜的技術(shù)問題，本發(fā)明的方法是以油酸和1?十八烯的混合溶液為溶劑，以含釔、镥、釓、鑭等惰性稀土離子的可溶性鹽為溶質(zhì)，配制前驅(qū)體溶液；將稀土摻雜氟化物納米晶體放入前驅(qū)體溶液中高溫處理，稀土離子填充納米晶體的陽離子空位，消除表面晶格缺陷，在不改變納米晶體尺寸的情況下，實現(xiàn)稀土離子發(fā)光的增強?？捎糜诰w發(fā)光領(lǐng)域及生物成像領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：尚云飛,王鳳林,李欣澤,陳童,郝樹偉,楊春暉
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10