专利名称：基于鲱鱼精dna模板制备掺铽氟化铈多孔纳米球的方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料制备研究领域，具体说涉及基于鲱鱼精DNA模板制备掺铽氟 化铈多孔纳米球的方法。
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。人们已经采用水热微乳液法、水热法、超声化学法、微波法和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、纳米盘、纳米纤维和纳米带 等。CeF3 = Tb3+纳米材料是一种重要的绿色荧光材料，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，H. Guo采用水热微乳液法制备了 CeF3 = Tb3+纳米盘(Appl. Phys. B, 2006, DOI :10. 1007/s00340-006-2326-7) ；Sreeparvathi Warrier 等采用超声化 学法制备了 CeF3 = Ln3+纳米粒子(Photonics-2008 International Conference on Fiber Optics and Photonics, 2008，Decemberl3_17，111 Delli, India) ；D. Y. Kong 等采用多元 醇技术制备了 CeF3 = Tb3+纳米粒子(Nanotechnology, 2007,18 (7), 075601) ；Lin Ma 等采用 微波法制备 了花状 CeF3 = Tb3+纳米粒子(Materials Letters，2010，64(14)，1559-1561)； Tian ^iang等采用离子液水热法制备了 LnF3 = RE纳米晶(Journal of Luminescence, 2009, 129(8),861-866)；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CeF3 = Tb3+多孔纳米球的相关报道。本发明采用鲱鱼精DNA为模板，以硝酸铈(Ce (NO3) 3 · 6H20)、氧化铽(Tb4O7)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 CeF3 = Tb3+多孔纳米球，在本发明中，掺杂的铽离子的摩尔百分数为5%，标记为CeF3:5% Tb3+，即本发明所制备的是CeF3:5% Tb3+多孔纳米球。
发明内容
在背景技术中的制备CeF3 = Tb3+纳米粒子、纳米盘、纳米纤维和纳米带等，采用了水 热微乳液法、水热法、超声化学法、微波法和静电纺丝法等。以DNA为模板合成了纳米链、纳 米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 CeF3:5% Tb3+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Tb4O7后蒸发得到Tb (NO3) 3晶体，加入去离子水，得到Tb (NO3) 3溶液， 再加入Ce (NO3) 3 · 6H20得到Ce (NO3) 3和Tb (NO3) 3的混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到 Ce (NO3) 3和Tb (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 CeF3:5% Tb3+多孔纳米球。其步骤为(1)配制混合溶液配制鲱鱼精DNA水溶液，称取一定量的Tb4O7，用硝酸溶解后蒸发得到Tb (NO3) 3晶 体，加入去离子水，得到Tb(NO3)3溶液，再加入Ce(NO3)3 · 6H20，得到[Ce (NO3) 3+Tb (NO3)3] 混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到[Ce (NO3) 3+Tb (NO3)3]混合溶液中，即形成 [Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3+鲱鱼精 DNA]混合溶液。所述的[Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3+鲱鱼精 DNA]混合 溶液中Ce (NO3)3与Tb (NO3)3的摩尔比为95 5。(2)制备 CeF3 5 % Tb3+ 沉淀向所述的[Ce (NO3)3+Tb (NO3)3+鲱鱼精DNA]混合溶液中滴加NH4F水溶液，得到 CeF3:5% Tb3+沉淀。(3)制备CeF3:5% Tb3+多孔纳米球将所述的CeF3:5% Tb3+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Mh，获得CeF3:5% Tb3+多孔纳米 球，直径30 60nm。在上述过程中所制备的CeF3:5% Tb3+多孔纳米球具有良好的晶形，直径30 60nm;实现了发明目的。
图1是CeF3:5% Tb3+多孔纳米球的透射电境照片，该图兼作摘要附图
图2是CeF3:5% Tb3+多孔纳米球的电子衍射照片；
图3是CeF3:5% Tb3+多孔纳米球的X射线衍射图4是CeF3:5% Tb3+多孔纳米球的激发光谱图5是CeF3:5% Tb3+多孔纳米球的发射光谱图。
具体实施例方式本发明所选用的硝酸铈(Ce(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，氧化铽(Tb4O7)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。实施例称取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Ce3+/Tb3+的摩尔比为95 5，称取0. 2702g氧 化铽(Tb4O7)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40mL去离子水，得到Tb(NO3)3前驱体溶液。 称取1. 654g的Ce (NO3)3 · 6H20，加入到Tb (NO3) 3溶液中，搅拌使其完全溶解。将制备好的 DNA溶液滴加到配制好的Ce (NO3) 3与1 (NO3) 3的混合溶液中，室温下搅拌Mh，使带正电的
4铈离子和铽离子与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. 45g的 NH4F,并加入24mL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2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Mh，得到CeF3:5% Tb3+多孔 纳米球。所述的CeF3:5% Tb3+纳米粒子呈多孔球形，直径30 60nm，见图1所示。所述的 CeF3:5% Tb3+多孔纳米球是多晶结构，见图2所示。所述的CeF3:5% Tb3+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CeF3 WPDF标准卡片(72-1436)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M3nm 时，所述的CeF3:5% Tb3+多孔纳米球的激发光谱主峰位于257nm处的强谱带，见图4所示。 在257nm的紫外光激发下，CeF3:5% Tb3+多孔纳米球发射出主峰位于M3nm的明亮绿光，它 对应于Tb3+离子的％ — 7F5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.基于鲱鱼精DNA模板制备掺铽氟化铈多孔纳米球的方法，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CeF3:5% Tb3+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Tb4O7，用硝酸溶解后蒸 发得到Tb (NO3) 3晶体，加入去离子水，得到Tb (NO3) 3溶液，再加入Ce (NO3) 3 · 6H20,得到 [Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3]混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液加入到[Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3]混合溶液 中，即形成[Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液；(2)制备CeF3:5% Tb3+沉淀向所述的[Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液中滴加NH4F水溶液，得到CeF3 5 % Tb3+沉淀；(3)制备CeF3:5%Tb3+多孔纳米球将所述的CeF3:5% Tb3+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Mh，获得CeF3 5% Tb3+多孔纳米球，直 径 30 60nm。
2.根据权利要求1所述的基于鲱鱼精DNA模板制备掺铽氟化铈多孔纳米球的方法，其 特征在于，铈源和铽源使用的是硝酸铈(Ce(NO3)3 · 6H20)和氧化铽(Tb4O7)。
3.根据权利要求1所述的基于鲱鱼精DNA模板制备掺铽氟化铈多孔纳米球的方法，其 特征在于，所述的[Ce (NO3) 3+Tb (NO3) 3+鲱鱼精DNA]混合溶液中Ce (NO3) 3与Tb (NO3) 3的摩 尔比为95 5。
4.根据权利要求1所述的基于鲱鱼精DNA模板制备掺铽氟化铈多孔纳米球的方法，其 特征在于，沉淀剂采用氟化铵(NH4F)。
全文摘要
本发明涉及基于鲱鱼精DNA模板制备掺铽氟化铈多孔纳米球的方法，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Tb4O7后蒸发得到Tb(NO3)3晶体，加入去离子水，再加入Ce(NO3)3·6H2O，得到[Ce(NO3)3+Tb(NO3)3](其中硝酸铽的摩尔百分数为5％)混合溶液，将鲱鱼精DNA水溶液滴加到[Ce(NO3)3+Tb(NO3)3]混合溶液中，即形成[Ce(NO3)3+Tb(NO3)3+鲱鱼精DNA]混合溶液；(2)制备CeF3:5％Tb3+沉淀。向所述的混合溶液中滴加NH4F水溶液，得到CeF3:5％Tb3+沉淀；(3)制备CeF3:5％Tb3+多孔纳米球。将所述的CeF3:5％Tb3+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24h，获得具有良好晶形的CeF3:5％Tb3+多孔纳米球，直径30～60nm。该方法简单易行，经济环保，具有广阔的应用前景。
文档编号B01J13/02GK102078786SQ20101055026
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