专利名称：利用鲱鱼精dna为模板制备掺铕氟化镧多孔纳米球的方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料制备研究领域，具体说涉及一种利用鲱鱼精DNA为模板制备 掺铕氟化镧多孔纳米球的方法。
背景技术：
稀土氟化物声子能量低，具有良好的热稳定性和环境稳定性，被广泛用做发光材 料基质、固体电解质、润滑剂、钢铁和有色金属合金添加剂、电极材料、化学传感器和生物 传感器等。人们已经采用共沉淀法、微乳液法、水热法、静电纺丝技术等多种方法制备出 了多种形貌的稀土氟化物纳米材料，如纳米粒子、纳米管、纳米棒、纳米纤维和纳米带等。 LaF3IEu3+纳米材料是一种重要的红色荧光材料，有广阔的应用前景，已经成为纳米发光材 料研究领域的热点之一。例如，Meng J X等采用水热法制备了 30-50nm的六方形LaF3 = Eu3+ 纳米粒子(Spectrochimica Acta, Part A，2007，66，81-85) ；Τ. Grzyb 等采用共沉淀法制备 了 LaF3 = Eu3+纳米粒子(Journal of Rare Earths，2009，27 (4)，588-592)；刘桂霞等采用一 种简单的液相反应法在室温下合成了棒状LaF3 = Eu3+纳米晶；Wang ^ienling等采用回流法 制备了 LaF3 = Eu3+纳米粒子(Journal of Rare Earths，2009，27 (1)，33-37)；董相廷等采用 甘氨酸辅助水热合成了 LaF3:Eu3+六角形纳米片(Journal ofAlloys and Compounds, 2009, 487(1-2),298-303) Jean-Iuc Lemyre等采用微乳液法制备出了菱形、三角形、六边形和正 方形的LaF3纳米晶；Xiaojing Lu等采用模板法合成了 LaF3纳米管(Front. Chem. China, 2010，5 (1),76-79)；王进贤等采用静电纺丝技术制备了稀土氟化物纳米纤维(中国发明专 利，申请号201010107993.4)；董相廷等采用静电纺丝技术制备了稀土氟化物纳米带(中 国发明专利，申请号=201010108039. 7)。以DNA为模板合成无机纳米材料已有报道。例如，刘宪华等采用DNA为模板组装 了氧化锌纳米链(中国发明专利，申请号2009102^007. X)；徐慧等采用DNA为模板制备 了金属纳米导线(中国发明专利，申请号:200810031316. 1)；李娜等采用DNA为模板制备 了链状氟化钡纳米球(中国发明专利，申请号200810079482. 9)。目前未见应用DNA为模 板制备LaF3 = Eu3+多孔纳米球的相关报道。本发明采用鲱鱼精DNA为模板，以硝酸镧(La (NO3) 3 · 6H20)、氧化铕(Eu2O3)和 氟化铵(NH4F)为原料，以去离子水为溶剂，应用水热法，在最佳的实验条件下，制备出了 LaF3 Eu3+多孔纳米球，在本发明中，掺杂的铕离子的摩尔百分数为5 %，标记为LaF3 5 % Eu3+，即本发明所制备的是LaF3:5% Eu3+多孔纳米球。
发明内容
在背景技术中的制备LaF3 = Eu3+纳米粒子、纳米管、纳米棒、纳米纤维和纳米带等， 采用了共沉淀法、水热法、微乳液法、静电纺丝法等；以DNA为模板合成了纳米链、纳米导线 和纳米球等形貌的无机纳米材料。
背景技术：
中所使用的模板剂、制备产物的形貌都与本发 明的方法不同。本发明采用鲱鱼精DNA为模板，应用水热法，制备出了 LaF3:5% Eu3+多孔纳米球。本发明是这样实现的，将鲱鱼精DNA溶于去离子水中，配制一定浓度的鲱鱼精DNA 水溶液。用硝酸溶解Eu2O3后蒸发得到Eu (NO3) 3晶体，加入去离子水，得到Eu (NO3) 3溶液， 再加入La (NO3) 3 · 6H20得到La (NO3) 3和Eu (NO3) 3的混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到 La (NO3) 3和Eu (NO3) 3的混合溶液中，再加入NH4F溶液进行沉淀，将得到的混合物转移到水热 反应釜中进行水热处理，之后将沉淀进行离心分离、无水乙醇洗涤和真空干燥处理后，得到 LaF3:5% Eu3+多孔纳米球。其步骤为(1)配制混合溶液将鲱鱼精DNA溶于去离子水中，配制一定浓度的鲱鱼精DNA水溶液，称取一定 量的Eu2O3,用硝酸溶解后蒸发得到Eu (NO3)3晶体，加入去离子水，得到Eu(NO3)3溶液，再 加Λ La (NO3) 3 · 6Η20,得到[La (NO3) 3+Eu (NO3) 3]混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到 [La (NO3) 3+Eu (NO3)3]混合溶液中，即形成[La (NO3) 3+Eu (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液。所述 的[La (NO3) 3+Eu (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液中La (NO3) 3与Eu (NO3) 3的摩尔比为95 5。(2)制备 LaF3 5 % Eu3+ 沉淀向所述的[La(NO3)3+Eu(NO3)3+鲱鱼精DNA]混合溶液中滴加NH4F水溶液，得到 LaF3:5% Eu3+沉淀。(3)制备LaF3:5% Eu3+多孔纳米球将所述的LaF3:5% Eu3+沉淀转移到水热反应釜中，于160°C反应12h，将水热后的 沉淀进行离心分离，无水乙醇洗三次后，于60°C真空干燥12h，获得LaF3:5% Eu3+多孔纳米 球，直径40 70nm。在上述过程中所述的LaF3:5% Eu3+多孔纳米球具有良好的晶形，直径40 70nm ； 实现了发明目的。
图 1 是LaF图 2 是 LaF图 3 是 LaF图 4 是 LaF图 5 是 LaF
具体实施例方式本发明所选用的硝酸镧(La(NO3)3 ·6Η20)、硝酸(HNO3)、氟化铵(NH4F)、鲱鱼精DNA 和无水乙醇均为市售分析纯产品，氧化铕(Eu2O3)的纯度为99. 99% ；所用的玻璃仪器和设 备是实验室中常用的仪器和设备。实施例取0. 0623g鲱鱼精DNA，将其于20ml去离子水中，低速搅拌半小时，配制 成浓度为3. 12mg/mL的DNA溶液。按照La3+/Eu3+的摩尔比为95 5，称取0. 0264g氧化铕 (Eu2O3)于烧杯中，加入硝酸与去离子水的体积比为1 1的硝酸溶液使其完全溶解，缓慢蒸 发除去多余的硝酸，待冷却到室温，加入60mL去离子水，得到Eu (NO3) 3溶液。称取1. 2626g 的La (NO3) 3 · 6H20,加入到Eu (NO3) 3溶液中，搅拌使其完全溶解。将制备好的DNA溶液滴加
35% Eu3+多孔纳米球的透射电境照片，该图兼作摘要附35% Eu3+多孔纳米球的电子衍射照片；
3:5%Eu3+多孔纳米球的X射线衍射35% Eu3+多孔纳米球的激发光谱35% Eu3+多孔纳米球的发射光谱图。到配制好的La (NO3) 3与Eu (NO3) 3的混合溶液中，室温下搅拌Mh，使带正电的镧离子和铕离 子与DNA上的带负电的磷酸根以及碱基上的N原子充分吸附。称取0. 3996g的NH4F,并加 入20mL去离子水溶解，缓慢滴加到上述混合溶液中，再继续搅拌lh。将此混合物转移到3 个50mL带聚四氟乙烯衬里的不锈钢水热反应釜中，于160°C反应12h，自然冷却到室温，离 心分离，用无水乙醇洗涤三次后，于60°C真空干燥12h，得到LaF3:5% Eu3+多孔纳米球。所 述的LaF3:5% Eu3+纳米粒子呈多孔球形，直径40 70nm，见图1所示。所述的LaF3:5% Eu3+多孔纳米球是多晶结构，见图2所示。所述的LaF3:5% Eu3+多孔纳米球具有良好的晶 型，其衍射峰的晶面间距d值和相对强度与LaF3 WPDF标准卡片(72-1435)所列的d值和 相对强度一致，属于六方晶系，空间群为P6322，见图3所示。当监测波长为592nm时，所述 的LaF3:5% Eu3+多孔纳米球的激发光谱主峰位于397nm处的强谱带，属于Eu3+的7Ftl — 5L6 的跃迁，见图4所示。在397nm的紫外光激发下，LaF3:5% Eu3+多孔纳米球发射出主峰位于 592nm的明亮红光，它对应于Eu3+离子的5Dtl — 7F1跃迁，属于Eu3+离子的强迫磁偶极跃迁， 见图5所示。 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种利用鲱鱼精DNA为模板制备掺铕氟化镧多孔纳米球的方法，其特征在于，采用 水热法，使用鲱鱼精DNA为模板剂，采用去离子水为溶剂，制备产物为LaF3:5% Eu3+多孔纳 米球，其步骤为(1)配制混合溶液溶剂采用去离子水，配制鲱鱼精DNA水溶液，称取一定量的Eu2O3，用硝酸溶解后蒸 发得到Eu (NO3) 3晶体，加入去离子水，得到Eu (NO3) 3溶液，再加入La (NO3) 3 · 6H20，得到 [La (NO3) 3+Eu (NO3) 3]混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到[La (NO3) 3+Eu (NO3) 3]混合溶液 中，即形成[La(NO3) 3+Eu (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液；(2)制备LaF3:5% Eu3+沉淀向所述的[La (NO3) 3+Eu (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液中滴加NH4F水溶液，得到LaF3 5 % Eu3+沉淀；(3)制备LaF3:5%Eu3+多孔纳米球将所述的LaF3:5% Eu3+沉淀转移到水热反应釜中，于160°C反应12h，将水热后的沉淀 进行离心分离，无水乙醇洗三次后，于60°C真空干燥12h，获得LaF3:5%EU3+多孔纳米球，直 径 40 70nm。
2.根据权利要求1所述的一种利用鲱鱼精DNA为模板制备掺铕氟化镧多孔纳米球的方 法，其特征在于，镧源和铕源使用的是硝酸镧(La(NO3)3 · 6H20)和氧化铕(Eu2O3)。
3.根据权利要求1所述的一种利用鲱鱼精DNA为模板制备掺铕氟化镧多孔纳米球的方 法，其特征在于，所述的[La (NO3) 3+Eu (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液中La (NO3) 3与Eu (NO3) 3 的摩尔比为95 5。
4.根据权利要求1所述的一种利用鲱鱼精DNA为模板制备掺铕氟化镧多孔纳米球的方 法，其特征在于，沉淀剂采用氟化铵(NH4F)。
全文摘要
本发明涉及一种利用鲱鱼精DNA为模板制备掺铕氟化镧多孔纳米球的方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明包括三个步骤(1)配制混合溶液。用硝酸溶解Eu2O3后蒸发得到Eu(NO3)3晶体，加入去离子水，再加入La(NO3)3·6H2O，得到[La(NO3)3+Eu(NO3)3](其中硝酸铕的摩尔百分数为5％)混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液滴加到[La(NO3)3+Eu(NO3)3]混合溶液中，即形成[La(NO3)3+Eu(NO3)3+鲱鱼精DNA]混合溶液；(2)制备LaF3:5％Eu3+沉淀。向所述的混合溶液中滴加NH4F水溶液，得到LaF3:5％Eu3+沉淀；(3)制备LaF3:5％Eu3+多孔纳米球。将所述的LaF3:5％Eu3+沉淀转移到水热反应釜中，于160℃反应12h，将沉淀离心分离、无水乙醇洗后于60℃真空干燥12h，获得具有良好晶形的LaF3:5％Eu3+多孔纳米球，直径40～70nm。该方法简单易行，经济环保，具有广阔的应用前景。
文档编号B01J13/02GK102078785SQ201010550250
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者于文生, 于源华, 刘桂霞, 刘璐, 王进贤, 董相廷 申请人:长春理工大学