一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用

本发明属于ph检测，涉及ph检测试剂，具体涉及一种发光复合纳米材料及制备方法和在ph测量中的应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、目前常用的ph电极法测量经常出现测试不准或电极损坏等现象，比如，在对粘度较大的有机溶剂测量时，粘性物质会在玻璃电极薄膜上产生沉积，影响h+的交换而降低测量灵敏度；在测量高酸、高碱溶液时，可能会产生“碱误”，溶液可能会使电极薄膜玻璃脱水而失效，严重损坏电极。另外，精密ph试纸或ph计应用于实际生活并不便捷，能用于人体的材料少之又少，不具备用于生物领域的基本条件。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种发光复合纳米材料及制备方法和在ph测量中的应用，本发明提供的发光复合纳米材料通过激发产生发光光谱，且发光光谱随ph的改变产生变化，因此本发明提供的发光复合纳米材料能够实现对ph的检测。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一方面，一种发光复合纳米材料，包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒表面修饰有羧基，所述长余辉纳米颗粒的表面修饰有氨基，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为nayf4:yb3+/er3+，yb3+的掺杂摩尔浓度为5~25%，er3+的掺杂摩尔浓度为1~3%；所述长余辉纳米颗粒的分子式为zn2geo4:mn2+，zn2+与mn2+的摩尔比为90~99: 1~5；上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒的质量比为4~6:2~4。

4、另一方面，一种上述发光复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

5、将四氟硼酸亚硝与上转换纳米颗粒进行混合反应，将反应后的产物与聚丙烯酸进行混合反应，获得表面修饰有羧基的上转换纳米颗粒；

6、将长余辉纳米颗粒与3-氨丙基三乙氧基硅烷在中反应获得表面修饰有氨基长余辉纳米颗粒；

7、将表面修饰有羧基的上转换纳米颗粒与表面修饰有氨基长余辉纳米颗粒进行羧基与氨基的脱水缩合反应，即得。

8、第三方面，一种上述发光复合纳米材料在ph测量中的应用。

9、本发明研究表明，上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒均无法单独对ph进行检测，当将两种颗粒通过酰胺键连接时，在978~982nm激发波长下，发光强度在ph值为1~4范围内，随着ph的升高而升高，在253~255nm激发波长下，发光强度随ph的升高有明显升高。

10、本发明的有益效果为：

11、1.本发明提供的发光复合纳米材料在253~255nm激发波长下光强度随ph的升高有明显升高，能够实现ph的检测。

12、2.本发明提供的发光复合纳米材料在具有较小的粒径和较高的荧光发射强度，仅需添加少量进行混合即可实现检测，能够有效减少工业检测流程。

13、3.本发明提供的发光复合纳米材料制备工艺简单、成本低廉，有利于工业化大规模生产。

技术特征：

1.一种发光复合纳米材料，其特征是，包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒表面修饰有羧基，所述长余辉纳米颗粒的表面修饰有氨基，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为nayf4:yb3+/er3+，yb3+的掺杂摩尔浓度为5~25%，er3+的掺杂摩尔浓度为1~3%；所述长余辉纳米颗粒的分子式为zn2geo4:mn2+，zn2+与mn2+的摩尔比为90~99: 1~5；上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒的质量比为4~6:2~4。

2.如权利要求1所述的发光复合纳米材料，其特征是，所述上转换纳米颗粒的粒径为25~30 nm；所述长余辉纳米颗粒的尺寸为：长为110~130 nm，宽为15~25 nm。

3.如权利要求1所述的发光复合纳米材料，其特征是，采用聚丙烯酸对所述上转换纳米颗粒修饰，使其表面修饰有羧基；采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对所述长余辉纳米颗粒修饰，使其表面修饰有氨基。

4.如权利要求1所述的发光复合纳米材料，其特征是，所述上转换纳米颗粒中，yb3+的掺杂摩尔浓度为17~19%，er3+的掺杂摩尔浓度为1.5~2.5%。

5.一种权利要求1~4任一所述的发光复合纳米材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的发光复合纳米材料的制备方法，其特征是，制备上转换纳米颗粒的过程为：将镱盐、铒盐、钇盐、油酸与1-十八烯在惰性气氛条件下加热至140~160 ℃混合反应获得混合反应液，将混合反应液滴入溶有naoh、nh4f的甲醇溶液，加热移除甲醇后进行溶剂热合成反应，纯化即得；溶剂热合成反应的条件为：温度为290~320℃，时间为0.5~2h。

7.如权利要求5所述的发光复合纳米材料的制备方法，其特征是，镱盐为ybcl·6h2o，铒盐为ercl·6h2o。

8.如权利要求5所述的发光复合纳米材料的制备方法，其特征是，制备长余辉纳米颗粒的过程为：将锰盐、锌盐与稀硝酸混合，再加入na2geo3水溶液，调节ph至7.2~7.9，进行水热合成反应，纯化即得；水热合成反应的条件为：温度为210~230℃，时间为12~24 h；锰盐、锌盐的摩尔比为90~99: 1~5。

9.一种权利要求1~4任一所述的发光复合纳米材料在ph测量中的应用。

10.如权利要求9所述的发光复合纳米材料在ph测量中的应用，其特征是，ph 测量中，激发波长为253~255nm。

技术总结
本发明属于pH检测技术领域，涉及pH检测试剂，具体涉及一种发光复合纳米材料及制备方法和在pH测量中的应用。包括上转换纳米颗粒和长余辉纳米颗粒，所述上转换纳米颗粒与长余辉纳米颗粒通过羧基与氨基的脱水缩合形成的酰胺键连接；所述上转换纳米颗粒的分子式为NaYF<subgt;4</subgt;:Yb<supgt;3+</supgt;/Er<supgt;3+</supgt;，Yb<supgt;3+</supgt;的掺杂摩尔浓度为5~25%，Er<supgt;3+</supgt;的掺杂摩尔浓度为1~3%；所述长余辉纳米颗粒的分子式为Zn<subgt;2</subgt;GeO<subgt;4</subgt;:Mn<supgt;2+</supgt;，Zn<supgt;2+</supgt;与Mn<supgt;2+</supgt;的摩尔比为90~99:1~5。本发明提供的发光复合纳米材料通过激发产生发光光谱，且发光光谱随pH的改变产生变化，从而实现对pH的检测。

技术研发人员：刘国锋,姚允知,王振兴,许士才,王瑞,田蒙,杜阳,刘金海,孙婉,王铁军,沈丛丛
受保护的技术使用者：德州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15