一种NaYF4：Yb,Tm@Cs4PbBr6核壳结构纳米晶及其合成方法

本申请属于纳米材料，更具体地说，是涉及一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶及其合成方法。

背景技术：

1、cs4pbbr6纳米晶体具有较高发光量子产率、发光峰半峰宽较窄、载流子扩散距离长等优异的光电性能，使其在太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器等领域具有广阔的应用前景。但是，由于cs4pbx6纳米晶体为离子型晶体，导致了其较差的环境稳定性和容易相变的不稳定结构(遇水变成cspbbr3)。nayf4,yb,tm纳米晶有较高的上转换效率和较好的稳定性，在近红外激光器的激发下可以发射稳定高效的上转换光，广泛应用于防伪、生物荧光标记和生物治疗中。但是其上转换发光的发射波长仅受激活剂离子的能级位置决定，导致发射位置十分固定，调节性较差。所以，如果将cs4pbbr6和nayf4,yb,tm纳米晶结合，既可以得到高效率的上转换发光，还可以使上转换光在可见光范围内连续可调，同时可以进一步提高cs4pbx6纳米晶体的环境稳定性和结构稳定性。

2、但是，这两种材料之间有较大生长动力学差异和结构不匹配，因此，如何实现这两种材料的外延生长，成功制备出cs4pbbr6和nayf4,yb,tm纳米晶复合材料仍然存在诸多难题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于针对现有技术的不足，提供一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶及其合成方法，该合成方法工艺简单，成本低廉，且能实现nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶材料的可控制备。

2、为实现上述目的，本申请的第一方面，提供了一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，包括以下步骤：

3、向稀土盐中加入十八烯和油酸，抽真空并置于惰性气体氛围中，升温至所述稀土盐全部溶解后再冷却至室温，得到稀土盐溶液；所述稀土盐包括醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥；

4、将氟化铵和氢氧化钠溶解到甲醇中，得到氟化铵-氢氧化钠/甲醇溶液；

5、将所述氟化铵-氢氧化钠/甲醇溶液加入到所述稀土盐溶液中，并除去反应体系中的水分和氧气，升温至280-310℃，反应1-2h，产物冷却后对产物进行清洗并用稀盐酸去除纳米晶表面配体，最后将产物分散在n-n-二甲基乙酰胺中得到中间物体系；

6、向所述中间物体系中加入油胺和4-溴丁酸，并加入溶解有溴化铅和溴化铯的n-n-二甲基乙酰胺饱和溶液，在室温下反应10-20min得到前驱体溶液；

7、向所述前驱体溶液中加入反溶剂溶液，然后将产物分离并清洗，得nayf4:yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶。

8、进一步地，所述稀土盐溶液中含有所述稀土盐1mmol，所述十八烯的加入体积为10-20ml，所述油酸的加入体积为5-10ml。

9、进一步地，所述稀土盐的溶解温度为140-150℃。

10、进一步地，所述氟化铵-氢氧化钠/甲醇溶液中，所述氟化铵的量为4-5mmol，所述氢氧化钠的量为2-3mmol，所述甲醇的体积为8-12ml。

11、进一步地，所述除去反应体系中的水分和氧气的温度为120-150℃，时间为20-30min。

12、进一步地，所述稀盐酸的ph值为0.5-3。

13、进一步地，所述中间物体系中，n-n-二甲基乙酰胺的体积为1-2ml。

14、进一步地，所述油胺的加入体积为0.5-2ml，所述4-溴丁酸的加入体积为0.11-0.77ml；所述溶解有溴化铅和溴化铯的n-n-二甲基乙酰胺饱和溶液中，溴化铅和溴化铯的量为0.4-0.5mmol，n-n-二甲基乙酰胺的体积为8-12ml，铅离子和铯离子浓度均不小于0.04mmol/ml。

15、进一步地，每0.5-1ml的所述前驱体溶液中加入5-8ml所述反溶剂溶液，并加热到40-60℃后对产物进行分离并清洗，所述反溶剂为甲苯、氯苯、乙酸乙酯中的任意一种。

16、本申请的第二方面，提供了一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶材料，其采用上述任一项所述的合成方法制备得到。

17、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

18、本申请的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法选取4-溴丁酸和油胺作为配体，室温下可制备出cs4pbbr6壳层；本申请合成方法通过加入溶解有溴化铅和溴化铯的n-n-二甲基乙酰胺饱和溶液，得到前驱体溶液，通过加入反溶剂，并控制反溶剂的加入体积和温度得到结构良好的nayf4:yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶材料。本申请的合成方法工艺简单，重现性好，成本低廉，符合环境要求。

19、本申请制备的nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶具有高效率的上转换发光，且可以使上转换光在可见光范围内连续可调，同时可以进一步提高cs4pbx6纳米晶体的环境稳定性和结构稳定性。

技术特征：

1.一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述稀土盐溶液中含有所述稀土盐1mmol，所述十八烯的加入体积为10-20ml，所述油酸的加入体积为5-10ml。

3.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述稀土盐的溶解温度为140-150℃。

4.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述氟化铵-氢氧化钠/甲醇溶液中，所述氟化铵的量为4-5mmol，所述氢氧化钠的量为2-3mmol，所述甲醇的体积为8-12ml。

5.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述除去反应体系中的水分和氧气的温度为120-150℃，时间为20-30min。

6.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述稀盐酸的ph值为0.5-3。

7.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述中间物体系中，n-n-二甲基乙酰胺的体积为1-2ml。

8.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，所述油胺的加入体积为0.5-2ml，所述4-溴丁酸的加入体积为0.11-0.77ml；所述溶解有溴化铅和溴化铯的n-n-二甲基乙酰胺饱和溶液中，溴化铅和溴化铯的量为0.4-0.5mmol，n-n-二甲基乙酰胺的体积为8-12ml。

9.如权利要求1所述的一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶的合成方法，其特征在于，每0.5-1ml的所述前驱体溶液中加入5-8ml所述反溶剂溶液，并加热到40-60℃后对产物进行分离并清洗，所述反溶剂为甲苯、氯苯、乙酸乙酯中的任意一种。

10.一种nayf4：yb,tm@cs4pbbr6核壳结构纳米晶，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的合成方法制备得到。

技术总结
本申请提供了一种NaYF<subgt;4</subgt;：Yb,Tm@Cs<subgt;4</subgt;PbBr<subgt;6</subgt;核壳结构纳米晶及其合成方法，该合成方法选取4‑溴丁酸和油胺作为配体，室温下可制备出Cs<subgt;4</subgt;PbBr<subgt;6</subgt;壳层；本申请合成方法通过加入溶解有溴化铅和溴化铯的N‑N‑二甲基乙酰胺饱和溶液，得到前驱体溶液，通过加入反溶剂，并控制反溶剂的加入体积和温度得到结构良好的NaYF<subgt;4</subgt;:Yb,Tm@Cs<subgt;4</subgt;PbBr<subgt;6</subgt;核壳结构纳米晶材料。本申请的合成方法工艺简单，重现性好，成本低廉，符合环境要求。本申请制备的NaYF<subgt;4</subgt;：Yb,Tm@Cs<subgt;4</subgt;PbBr<subgt;6</subgt;核壳结构纳米晶具有高效率的上转换发光，且可以使上转换光在可见光范围内连续可调，同时可以进一步提高Cs<subgt;4</subgt;PbX<subgt;6</subgt;纳米晶体的环境稳定性和结构稳定性。

技术研发人员：陈克强,高锐,李国岗,李芬,徐婉卿,张婉盈
受保护的技术使用者：中国地质大学深圳研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11