CN101407938B - 一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法 - Google Patents

一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法，包括：(a)将稀土氧化钇粉末溶解于高氯酸或盐酸中，加热蒸发，将其与油酸钠固体混合，加入到无水乙醇，水和正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流，水洗上层有机相并将其加热蒸发；(b)常温条件下，将上述油酸钇固体加入到有机溶剂中，然后加入水溶液；加入氟化钠水溶液，此时水相、有机相的体积比为1:5～3:1，继续搅拌，静置分层；(c)分离出油相，用甲醇超声洗涤1-2小时，干燥，即得纳米级氟化钇钠颗粒。本方法制备出的氟化钇钠纳米晶，具有粒度均匀、分散良好、晶形可控等特点，且粒径控制在3～5纳米，完全能够满足生物分子荧光标记基质材料在应用上的要求。

Description

一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法
技术领域
本发明涉及氟化钇钠纳米晶的制备领域，特别是涉及一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法。
背景技术
上转换荧光材料是一类在长波长光激发下能发出短波长光的发光材料。最近，用上转换荧光材料作为生物分子荧光标记探针受到了广泛关注，这类材料用作荧光材料探针，干扰小，检测灵敏度高，是一种很有前途的生物分子标记探针。目前已出现上转换荧光材料在DNA探测技术中的应用(Chem.Commun.，2006，2557-2559)和动物体内细胞组织成像(Biomaterials，2008，29(7)，937-943)的相关报道。
以氟化钇钠为基质，镱，铒掺杂的上转换材料是迄今为止发现的效率最高的上转换荧光材料，其中六方晶型氟化钇钠的转换效率又远远高于立方晶型氟化钇钠(Chem.Mater.2007，19，727-734)。作为生物分子荧光标记材料，标记材料本身需要具备粒径小、颗粒分布均匀、发光效率高等特点。而目前所知的六方晶型的氟化钇钠纳米材料通常在高温下制得，且最低制备温度为160℃(Chem.Mater.2007，19，727-734)，所以寻求一种常温下的制备方法具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法，该方法所得氟化钇钠纳米晶的力度均匀，分散良好，且晶型可控。
本发明的一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法，包括：
(1)将稀土氧化钇粉末溶解于浓度为2mol/-5mol/L的高氯酸(HClO4)，或盐酸中，配制成高氯酸钇或氯化钇溶液，加热蒸发得到高氯酸钇或氯化钇晶体，将物质的量的比为1:3的高氯酸钇或氯化钇晶体与油酸钠固体混合，加入到体积比为4:3:7无水乙醇，水和正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流反应4-8小时，反应结束后，水洗上层有机相并将其加热蒸发，得到油酸钇蜡状固体；
(2)常温(20℃-40℃)条件下，将上述油酸钇固体加入到有机溶剂中，搅拌使其完全溶解，然后边搅拌边加入水溶液，其水相、有机相的体积比为1:10～3:2；搅拌10-50分钟后，加入0.2～1.0mol/L、pH值为9.0～10.0氟化钠水溶液，油酸钇与氟化钠的摩尔比为1:2～6，此时水相、有机相的体积比为1:5～3:1，继续搅拌2-24小时，反应结束后静置分层；
(3)分离出油相，用甲醇超声洗涤，30℃～70℃干燥3～8小时，即得纳米级氟化钇钠颗粒。
所述步骤(1)有机溶剂为己烷、环己烷或甲苯。
所述步骤(2)水溶液pH值为1～12，用高氯酸或氢氧化钠溶液调制pH值。
有益效果
(1)本工艺可以方便的控制氟化钇钠纳米晶的晶型，并将六方晶型的氟化钇钠纳米材料制备温度控于常温，便于推广应用；
(2)本方法制备出的氟化钇钠纳米晶，具有粒度均匀、分散良好、晶形可控等特点，且粒径控制在3～5纳米，完全能够满足生物分子荧光标记基质材料在应用上的要求。
附图说明
图1为氟化钇钠纳米晶的透射电镜图，平均粒径为5纳米；
图2为氟化钇钠纳米晶的透射电镜图，平均粒径为3纳米；
图3为本发明的主要工艺流程图；
图4为本发明实施例1-4所制得的氟化钇钠纳米晶的X射线衍射图(XRD)，(a)为实施例1，(b)为实施例2，(c)为实施例3，(d)为实施例4；注：”★”标示的波峰为立方晶特征峰，“▲”标示的波峰为六方晶特征峰。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：
(a)称取2.2581g氧化钇溶解于30ml，2mol/L高氯酸中，加热搅拌使其溶解，继续加热，使高氯酸钇晶体析出；
(b)称取18.267g油酸钠与步骤(a)中制备好的高氯酸钇加入到40ml乙醇，30ml水，70ml正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流反应4小时，反应结束后，水洗上层有机相并将其加热蒸发，得到油酸钇蜡状固体；
(c)配制100ml水溶液，用高氯酸或氢氧化钠溶液调节其pH值至2；
(d)称取8.7472g氟化钠溶解于200ml水中，充分溶解后定容至250ml；
(e)取500ml环己烷备用；
(f)在40℃温度下，取3.7331g步骤(b)中制备好的油酸钇固体加入至60ml步骤(e)备好的环己烷中，然后边搅拌边加入20ml步骤(c)中配好的水溶液，搅拌20分钟后，将20ml步骤(d)中配好的氟化钠水溶液加入反应体系，反应2小时；
(g)反应结束后，静置30分钟，然后分离出油相，用甲醇超声洗涤，60℃下真空干燥5小时。
其制得的氟化钇钠纳米晶的X射线衍射图见图4(a)。
实施例2：
(a)称取2.2581g氧化钇溶解于30ml，2mol/L高氯酸中，加热搅拌使其溶解，继续加热，使高氯酸钇晶体析出；
(b)称取18.267g油酸钠与步骤(a)中制备好的高氯酸钇加入到40ml乙醇，30ml水，70ml正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流反应4小时，反应结束后，水洗上层有机相并将其加热蒸发，得到油酸钇蜡状固体；
(c)配制100ml水溶液，用高氯酸或氢氧化钠溶液调节其pH值至6；
(d)称取8.7472g氟化钠溶解于200ml水中，充分溶解后定容至250ml；
(e)取500ml环己烷备用；
(f)在40℃温度下，取3.7331g步骤(b)中制备好的油酸钇固体加入至60ml步骤(e)备好的环己烷中，然后边搅拌边加入20ml步骤(c)中配好的水溶液，搅拌20分钟后，将20ml步骤(d)中配好的氟化钠水溶液加入反应体系，反应2小时；
(g)反应结束后，静置30分钟，然后分离出油相，用甲醇超声洗涤，60℃下真空干燥5小时。
其制得的氟化钇钠纳米晶的X射线衍射图见图4(b)，其纳米氟化钇钠粉末的透射电镜图见图1，平均粒径约为5纳米。
实施例3
(a)称取2.2581g氧化钇溶解于30ml，2mol/L高氯酸中，加热搅拌使其溶解，继续加热，使高氯酸钇晶体析出；
(b)称取18.267g油酸钠与步骤(a)中制备好的高氯酸钇加入到40ml乙醇，30ml水，70ml正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流反应4小时，反应结束后，水洗上层有机相并将其加热蒸发，得到油酸钇蜡状固体；
(c)配制100ml水溶液，用高氯酸或氢氧化钠溶液调节其pH值至10；
(d)称取8.7472g氟化钠溶解于200ml水中，充分溶解后定容至250ml；
(e)取500ml环己烷备用；
(f)在40℃温度下，取3.7331g步骤(b)中制备好的油酸钇固体加入至60ml步骤(e)备好的环己烷中，然后边搅拌边加入20ml步骤(c)中配好的水溶液，搅拌20分钟后，将20ml步骤(d)中配好的氟化钠水溶液加入反应体系，反应2小时；
(g)反应结束后，静置30分钟，然后分离出油相，用甲醇超声洗涤，60℃下真空干燥5小时。
其制得的氟化钇钠纳米晶的X射线衍射图见图4(c)，其纳米氟化钇钠粉末的透射电镜图见图2，平均粒径约为3纳米。
实施例4
(a)称取2.2581g氧化钇溶解于30ml，2mol/L高氯酸中，加热搅拌使其溶解，继续加热，使高氯酸钇晶体析出；
(b)称取18.267g油酸钠与步骤(a)中制备好的高氯酸钇加入到40ml乙醇，30ml水，70ml正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流反应4小时，反应结束后，水洗上层有机相并将其加热蒸发，得到油酸钇蜡状固体；
(c)配制100ml水溶液，用高氯酸或氢氧化钠溶液调节其pH值至12；
(d)称取8.7472g氟化钠溶解于200ml水中，充分溶解后定容至250ml；
(e)取500ml环己烷备用；
(f)在40℃温度下，取3.7331g步骤(b)中制备好的油酸钇固体加入至60ml步骤(e)备好的环己烷中，然后边搅拌边加入20ml步骤(c)中配好的水溶液，搅拌20分钟后，将20ml步骤(d)中配好的氟化钠水溶液加入反应体系，反应2小时；
(g)反应结束后，静置30分钟，然后分离出油相，用甲醇超声洗涤，60℃下真空干燥5小时。
其制得的氟化钇钠纳米晶的X射线衍射图见图4(d)。

Claims (2)

1.一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法，包括：
(1)将稀土氧化钇粉末溶解于浓度为2mol/L-5mol/L的高氯酸HClO4或盐酸中，配制成高氯酸钇或氯化钇溶液，加热蒸发得到高氯酸钇或氯化钇晶体，将物质的量的比为1∶3的高氯酸钇或氯化钇晶体与油酸钠固体混合，加入到体积比为4∶3∶7的无水乙醇，水和正己烷的混合体系中，70℃油浴，回流反应4-8小时，反应结束后，水洗上层有机相并将其加热蒸发，得到油酸钇蜡状固体；
(2)常温20℃-40℃条件下，将上述油酸钇固体加入到有机溶剂中，搅拌使其完全溶解，然后边搅拌边加入水溶液，其水相、有机相的体积比为1∶10～3∶2；搅拌10-50分钟后，加入0.2～1.0mol/L、pH值为9.0～10.0氟化钠水溶液，油酸钇与氟化钠的摩尔比为1∶2～6，此时水相、有机相的体积比为1∶5～3∶1，继续搅拌2-24小时，反应结束后静置分层；其中有机溶剂为己烷、环己烷或甲苯；
(3)分离出油相，用甲醇超声洗涤，30℃～70℃干燥3～8小时，即得纳米级氟化钇钠颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种常温下晶型可控的氟化钇钠纳米晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)水溶液pH值为1～12，用高氯酸或氢氧化钠溶液调制pH值。
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