技术摘要：
本发明公开了一种NH4Yb2F7基纳米颗粒及其制备方法和应用，将稀土硝酸盐溶解在溶剂中配置成澄清溶液A，将氟铵盐分散在澄清溶液A中配成乳白色的混合溶液B；将乳白色的混合溶液B经固液分离获得白色的粉体C；对粉体C进行干燥后即得到球形的NH4Yb2F7基的纳米粉体。本发明工 全部
背景技术：
上转换(UC)发光材料以其独特的性质将肉眼不可见的红外波段转换为可见光波 段而受到广泛的关注。UC材料具有自荧光弱、生物机体穿透深度高等优点，在生物成像和检 测领域具有潜在的应用前景。因此，人们提出了许多合成方法来实现上转换纳米粒子。特别 是近年来发展起来的超快速合成路线。缺点是，研究中使用的乙二醇(EG)溶剂对环境的潜 在威胁，因为EG具有一定的毒性。因此，开发一种绿色的工艺路线和廉价的策略来满足超快 合成的需要是非常有必要的。 以氟化物为UC基体的角度出发，掺镧系元素的NaYF4基化合物在近十年来被广泛 研究，并实现了蓝、绿、红三种本色。特别地，Er3 /Yb3 激活剂/敏化剂对于提供绿色和红色 UCL发射特别受欢迎。然而，只有有限的研究集中在Tm3 /Yb3 对，这通常提供蓝色发射和更 大的反斯托克斯位移。氟镱酸铵NH4Yb2F7基体，属于立方结构。它是一种层状化合物，YbF6八 面体与NH4层交错。对于氟镱酸铵NH4Yb2F7基体合成的文献报道并不是很多。有的文献报道 中提出NH4F与稀土氧化物的固相反应，得到一系列NH4Ln2F7(Ln＝稀土)化合物。但是，反应 周期需要1～3天，这会导致耗能和效率低下等实际问题。随后，溶剂热法来实现NH4Ln2F7(Ln ＝Y，Ho，Er，Tm，Yb，Lu)的纳米颗粒，所需要的时间至少20小时。另外，对Ln(OH)3纳米片进行 氟化，以获得提出了具有混合相的氟镧酸盐，但是所获得的产物并不是纯相。这些研究工作 对于获得NH4Yb2F7化合物提供了有益的借鉴。 目前，还缺乏实现NH4Yb2F7化合物和UCL的超快速、绿色合成路线。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种NH4Yb2F7 基纳米颗粒及其制备方法和应用，为新型上转换材料的绿色环保、工业化生产方面提供一 种全新的解决思路。 本发明采用以下技术方案： 一种NH4Yb2F7基纳米颗粒的制备方法，将稀土硝酸盐溶解在溶剂中配置成澄清溶 液A，将氟铵盐分散在澄清溶液A中配成乳白色的混合溶液B；将乳白色的混合溶液B经固液 分离获得白色的粉体C；对粉体C进行干燥后即得到球形的NH4Yb2F7基的纳米粉体。 具体的，稀土硝酸盐：氟化铵的摩尔浓度比为1：(8～20)。 具体的，澄清溶液A的配置过程为： 将1mmol稀土硝酸盐溶于20ml溶剂中，溶剂为蒸馏水或者去离子水，形成澄清溶液 A。 具体的，乳白色混合溶液B配置过程为： 3 CN 111592031 A 说 明 书 2/5 页 将氟化铵溶液引入澄清溶液A中，反应1min，搅拌温度为10～40℃，得到乳白色混 合溶液B。 具体的，配置白色粉体C时，固液分离的离心速率为5000～9000转/分。 具体的，干燥处理的温度为50～80℃。 本发明的另一个技术方案是，一种NH4Yb2F7基纳米颗粒，根据所述的方法制备而 成。 本发明的另一个技术方案是，NH4Yb2F7基纳米颗粒在上转换发光材料中的应用， NH4Yb2F7基纳米颗粒原位掺杂稀土元素Tm。 具体的，掺杂Tm含量为0～100％摩尔。 进一步的，以980nm激光器为激发源时，波长范围200～1100nm。 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果： 本发明是一种在室温下用水作溶剂超快速制备纯NH4Yb2F7纳米颗粒的方法，将硝 酸镱溶解在溶剂中配置成溶液A，将氟铵盐分散在溶液A中配成溶液B；将溶液B经固液分离 获得白色的粉体C；干燥粉体C即得到纯NH4Yb2F7的纳米粉体。根据本工艺路线可以获得纳米 尺寸为50nm的NH4Yb2F7粉体，为制备新型的上转换材料的绿色环保工业化生产提供一种全 新的解决思路和工艺流程，避免了对环境有危害的乙二醇的使用，为工业化生产提供一种 优化的、快捷的、低成本的选择。 进一步地，考虑到工业化生产以及绿色合成工艺的需要，本发明采用蒸馏水或者 去离子水为溶剂介质，解决了具有生物毒性的乙二醇的生物安全隐患和环境污染隐患，通 过在硝酸镱的水溶液中加入氟化氨，溶液立刻产生白色沉淀，预示着NH4Yb2F7纳米晶粒的生 成。整个反应在室温下进行的，不需要后续额外的热处理工艺。整个合成工艺过程快速，简 单，不需要特殊的反应设备，普通的化学仪器都可实现NH4Yb2F7纳米晶的合成。从工业生产 的角度而言，可以大大缩短合成工艺的时间，从根本上解决了NH4Yb2F7纳米晶合成的成本， 提高了产品的性价比。 进一步的，搅拌温度为10～40℃，通过在室温下进行的，避免了后续的高温煅烧过 程。 进一步的，反应时间不超过60秒，通过简单的步骤在极短的时间里即可获得纯的 NH4Yb2F7粉体。 本发明还公开了一种上转换发光材料，通过对前述方法制备的纯的NH4Yb2F7纳米 粉体原位掺杂Tm元素可以获得具有上转换发光性能的功能材料，且不会改变NH4Yb2F7的结 构。 综上所述，本发明工艺简单易行，重复性好，整个反应体系对环境无任何污染，所 提出的工艺路线不仅具有较好的应用前景及经济效益,而且也具有重要的实用价值。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 图1为本发明实施例1在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的X射线衍射谱图； 图2为本发明实施例1在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的扫描电子显微图像 (SEM)； 4 CN 111592031 A 说 明 书 3/5 页 图3为本发明实施例2在室温下用快速合成Tm元素掺杂NH4Yb2F7粉体的X射线衍射 谱图； 图4为本发明实施例3在室温下用快速合成Tm元素掺杂NH4Yb2F7粉体的X射线衍射 谱图； 图5为本发明实施例4在室温下用快速合成NH4Tm2F7粉体的X射线衍射谱图； 图6为本发明实施例5在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的EDS能谱图； 图7为本发明实施例6在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的扫描电子显微图像 (SEM)； 图8为本发明实施例6在室温下快速合成Tm掺杂NH4Yb2F7粉体的上转换发光性能 图。
本发明公开了一种NH4Yb2F7基纳米颗粒及其制备方法和应用，将稀土硝酸盐溶解在溶剂中配置成澄清溶液A，将氟铵盐分散在澄清溶液A中配成乳白色的混合溶液B；将乳白色的混合溶液B经固液分离获得白色的粉体C；对粉体C进行干燥后即得到球形的NH4Yb2F7基的纳米粉体。本发明工 全部
背景技术：
上转换(UC)发光材料以其独特的性质将肉眼不可见的红外波段转换为可见光波 段而受到广泛的关注。UC材料具有自荧光弱、生物机体穿透深度高等优点，在生物成像和检 测领域具有潜在的应用前景。因此，人们提出了许多合成方法来实现上转换纳米粒子。特别 是近年来发展起来的超快速合成路线。缺点是，研究中使用的乙二醇(EG)溶剂对环境的潜 在威胁，因为EG具有一定的毒性。因此，开发一种绿色的工艺路线和廉价的策略来满足超快 合成的需要是非常有必要的。 以氟化物为UC基体的角度出发，掺镧系元素的NaYF4基化合物在近十年来被广泛 研究，并实现了蓝、绿、红三种本色。特别地，Er3 /Yb3 激活剂/敏化剂对于提供绿色和红色 UCL发射特别受欢迎。然而，只有有限的研究集中在Tm3 /Yb3 对，这通常提供蓝色发射和更 大的反斯托克斯位移。氟镱酸铵NH4Yb2F7基体，属于立方结构。它是一种层状化合物，YbF6八 面体与NH4层交错。对于氟镱酸铵NH4Yb2F7基体合成的文献报道并不是很多。有的文献报道 中提出NH4F与稀土氧化物的固相反应，得到一系列NH4Ln2F7(Ln＝稀土)化合物。但是，反应 周期需要1～3天，这会导致耗能和效率低下等实际问题。随后，溶剂热法来实现NH4Ln2F7(Ln ＝Y，Ho，Er，Tm，Yb，Lu)的纳米颗粒，所需要的时间至少20小时。另外，对Ln(OH)3纳米片进行 氟化，以获得提出了具有混合相的氟镧酸盐，但是所获得的产物并不是纯相。这些研究工作 对于获得NH4Yb2F7化合物提供了有益的借鉴。 目前，还缺乏实现NH4Yb2F7化合物和UCL的超快速、绿色合成路线。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种NH4Yb2F7 基纳米颗粒及其制备方法和应用，为新型上转换材料的绿色环保、工业化生产方面提供一 种全新的解决思路。 本发明采用以下技术方案： 一种NH4Yb2F7基纳米颗粒的制备方法，将稀土硝酸盐溶解在溶剂中配置成澄清溶 液A，将氟铵盐分散在澄清溶液A中配成乳白色的混合溶液B；将乳白色的混合溶液B经固液 分离获得白色的粉体C；对粉体C进行干燥后即得到球形的NH4Yb2F7基的纳米粉体。 具体的，稀土硝酸盐：氟化铵的摩尔浓度比为1：(8～20)。 具体的，澄清溶液A的配置过程为： 将1mmol稀土硝酸盐溶于20ml溶剂中，溶剂为蒸馏水或者去离子水，形成澄清溶液 A。 具体的，乳白色混合溶液B配置过程为： 3 CN 111592031 A 说 明 书 2/5 页 将氟化铵溶液引入澄清溶液A中，反应1min，搅拌温度为10～40℃，得到乳白色混 合溶液B。 具体的，配置白色粉体C时，固液分离的离心速率为5000～9000转/分。 具体的，干燥处理的温度为50～80℃。 本发明的另一个技术方案是，一种NH4Yb2F7基纳米颗粒，根据所述的方法制备而 成。 本发明的另一个技术方案是，NH4Yb2F7基纳米颗粒在上转换发光材料中的应用， NH4Yb2F7基纳米颗粒原位掺杂稀土元素Tm。 具体的，掺杂Tm含量为0～100％摩尔。 进一步的，以980nm激光器为激发源时，波长范围200～1100nm。 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果： 本发明是一种在室温下用水作溶剂超快速制备纯NH4Yb2F7纳米颗粒的方法，将硝 酸镱溶解在溶剂中配置成溶液A，将氟铵盐分散在溶液A中配成溶液B；将溶液B经固液分离 获得白色的粉体C；干燥粉体C即得到纯NH4Yb2F7的纳米粉体。根据本工艺路线可以获得纳米 尺寸为50nm的NH4Yb2F7粉体，为制备新型的上转换材料的绿色环保工业化生产提供一种全 新的解决思路和工艺流程，避免了对环境有危害的乙二醇的使用，为工业化生产提供一种 优化的、快捷的、低成本的选择。 进一步地，考虑到工业化生产以及绿色合成工艺的需要，本发明采用蒸馏水或者 去离子水为溶剂介质，解决了具有生物毒性的乙二醇的生物安全隐患和环境污染隐患，通 过在硝酸镱的水溶液中加入氟化氨，溶液立刻产生白色沉淀，预示着NH4Yb2F7纳米晶粒的生 成。整个反应在室温下进行的，不需要后续额外的热处理工艺。整个合成工艺过程快速，简 单，不需要特殊的反应设备，普通的化学仪器都可实现NH4Yb2F7纳米晶的合成。从工业生产 的角度而言，可以大大缩短合成工艺的时间，从根本上解决了NH4Yb2F7纳米晶合成的成本， 提高了产品的性价比。 进一步的，搅拌温度为10～40℃，通过在室温下进行的，避免了后续的高温煅烧过 程。 进一步的，反应时间不超过60秒，通过简单的步骤在极短的时间里即可获得纯的 NH4Yb2F7粉体。 本发明还公开了一种上转换发光材料，通过对前述方法制备的纯的NH4Yb2F7纳米 粉体原位掺杂Tm元素可以获得具有上转换发光性能的功能材料，且不会改变NH4Yb2F7的结 构。 综上所述，本发明工艺简单易行，重复性好，整个反应体系对环境无任何污染，所 提出的工艺路线不仅具有较好的应用前景及经济效益,而且也具有重要的实用价值。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 图1为本发明实施例1在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的X射线衍射谱图； 图2为本发明实施例1在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的扫描电子显微图像 (SEM)； 4 CN 111592031 A 说 明 书 3/5 页 图3为本发明实施例2在室温下用快速合成Tm元素掺杂NH4Yb2F7粉体的X射线衍射 谱图； 图4为本发明实施例3在室温下用快速合成Tm元素掺杂NH4Yb2F7粉体的X射线衍射 谱图； 图5为本发明实施例4在室温下用快速合成NH4Tm2F7粉体的X射线衍射谱图； 图6为本发明实施例5在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的EDS能谱图； 图7为本发明实施例6在室温下用快速合成NH4Yb2F7粉体的扫描电子显微图像 (SEM)； 图8为本发明实施例6在室温下快速合成Tm掺杂NH4Yb2F7粉体的上转换发光性能 图。
