CN110041930A - 一种氢氧化物基质长余辉发光纳米棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢氧化物基质长余辉发光纳米棒及其制备方法，所述氢氧化物基质长余辉发光纳米棒的化学式为La(OH)3。该长余辉发光纳米棒制备工艺简单可控、形貌稳定、分布均匀、水溶性好，其发光波长为450～650nm，余辉时长可达600s。区别于以往如氧化物、硫化物、氮化物等掺杂长余辉材料，本发明第一次在氢氧化镧基质且未掺杂离子的情况下发现了长余辉现象；且在制备方法上不同于常规需经烧结得到长余辉材料，本发明第一次实现了无需烧结得到长余辉发光材料。

Description

一种氢氧化物基质长余辉发光纳米棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，更具体地，涉及一种氢氧化物基质长余辉发光纳米棒及其制备方法。
背景技术
长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料。它是一类在广源激发(可见光、紫外光、X射线、γ射线、电子束等)下，发出可见或者近红外区域长时间的光，并将获得的部分光能储存起来，在激发停止后，可以持续几秒钟、几小时甚至是几天，因此也称“绿色光源材料”。由于其可以利用日光或灯光储光在夜晚或黑暗处发光，因而广泛应用在夜间应急指示、光电子器件或元件、仪表显示，低度照明，家庭装饰及国防军事(如夜行地图)等诸多方面，更有望应用于信息处理，新能源，生命科学和宇宙尖端科技领域，影响未来科技的发展。
现今被研究与应用最广的长余辉纳米探针体系主要有硫化物体系、碱土铝酸盐体系、硫氧化物体系、钛酸盐体系、镓酸盐体系、硅酸盐体系等，其制备方法主要采取高温烧结，在制备长余辉纳米材料方面，主要是溶胶凝胶和水热法等，制备形貌可控，分布均匀的长余辉纳米材料比较困难。
因此，还需要开发出新的长余辉纳米材料或者制备方法，该方法能够制备形貌稳定且分布均匀的长余辉纳米发光材料。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种长余辉发光纳米棒，提供的长余辉发光纳米棒以氢氧化物为基质，无需掺杂，形貌稳定、分布均匀，其余辉时长可达600s。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种氢氧化物基质长余辉发光纳米棒，化学式为La(OH)3。
上述长余辉发光纳米棒的基质为La(OH)3，无需掺杂；该长余辉发光纳米棒形貌稳定、分布均匀，其发光波长为450～650nm，余辉时长可达600s。
本发明提供的氢氧化物基质长余辉发光纳米棒无需掺杂，无需烧结，具有极大的潜在应用价值。
不同于其他常规长余辉发光基质如氧化物、硫化物、氮化物等，本发明第一次在氢氧化物基质中发现了长余辉发光。且常规长余辉均可通过烧结制备，而氢氧化物由于氢氧根离子的存在，通过烧结无法制备。因此，本发明第一次实现了无需掺杂的氢氧化物的长余辉发光，并且，第一次通过无需烧结的制备方法制得了长余辉发光材料。
本发明提供的长余辉发光纳米棒可采用沉淀法合成，得到形貌可控、稳定，分布均匀的长余辉发光纳米棒。
所述氢氧化物基质长余辉发光纳米棒的长度可以为250～500nm，直径可以为10～50nm。
本发明还保护上述长余辉纳米发光纳米棒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1.制备含La3+的水溶液；然后用氨水调节pH为碱性，得到反应溶液；
S2.将步骤S1.中的反应溶液在加热和搅拌条件下进行反应，得到所述氢氧化物基质长余辉纳米发光材料。
优选地，步骤S1.中水溶液为La3+的硝酸盐溶液。所述硝酸盐溶液可由六水硝酸镧溶于超纯水水制得。所述六水硝酸镧为La(NO3)3·6H2O。所述La3+的硝酸盐溶液的浓度为本领域常规浓度，例如0.1mol/L。
优选地，所述氨水的浓度为25wt.％。
优选地，步骤S1.中用氨水调节pH的值为9～11。更优选地，步骤S1.中用氨水调节pH的值为10。
优选地，步骤S2.中反应的温度为85～95℃，反应的时间为1.5～2.5h。更优选地，步骤S2.中反应的温度为90℃，反应的时间为2h。将pH为9的反应溶液在90℃水浴条件下剧烈搅拌2h，然后自然冷却至室温，用去离子水和无水乙醇各离心洗涤三次，然后置于烘箱中80℃干燥12h。干燥后，稍加研磨，即可得到产物。研磨可用玛瑙研钵。
所述搅拌，可以采用磁力搅拌器。步骤S2.中的反应采用可加热的磁力搅拌器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的长余辉发光纳米棒为La(OH)3。该长余辉纳米发光材料形貌稳定、分布均匀，其发光波长为450～650nm，余辉时长可达600s，在生物体内体外检测、标记、成像等领域具有极大的应用价值。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的样品的X射线衍射图。
图2为本发明的实施例1制备的样品扫描电镜图。
图3为本发明的实施例1制备的样品的荧光激发光谱图和荧光发射光谱。
图4为本发明的实施例1制备的样品的荧光寿命图。
图5为本发明的实施例1制备的样品的余辉衰减图。图5中插图为实施例1的余辉发射图谱。
图6为本发明的实施例1制备的样品的热释光图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可通过市售得到；
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
称取六水硝酸镧0.01mol La(NO3)3·6H2O：4.33g，加入100mL超纯水，剧烈搅拌10min；使用NH3·H2O(25wt.％)将上述混合溶液调pH＝10，于90℃水浴剧烈搅拌2h，然后，自然冷却至室温，离心洗涤，去离子水和无水乙醇依次各洗涤三次；将洗涤离心后的样品于烘箱中80℃干燥12h，将干燥后的样品稍加研磨；即可得到组成为La(OH)3的长余辉发光纳米棒，该产物在320nm光激发后发出467nm的蓝青色长余辉，余辉衰减呈指数规律。
结构表征与性能测试
X射线衍射检测采用Bruker-D8 ADVANCE X射线衍射仪；扫描电镜图片检测采用日本Hitach SU8220场发射扫描电子显微镜；激发光谱检测采用爱丁堡FLS-980荧光光谱仪；发射光谱检测采用爱丁堡FLS-980荧光光谱仪；余辉衰减光谱检测采用爱丁堡FLS-980荧光光谱仪；热释光检测采用FJ-427A TL meter(北京，中国)。
根据X射线衍射测试结果，如图1所示，从图中可以看出实施例1制备的产物为La(OH)3，产物与标准卡片峰位一致。经扫描电镜测试，如图2所示，实施例1制得的样品为纳米棒状。
实施例1的荧光光谱图如图3所示，表明该纳米发光材料的激发峰位位于320nm，发射峰位位于467nm；其中，荧光发射光谱是在激发波长395nm下测得的。
图4的荧光寿命图是在激发波长320nm，发射波长467nm下测得的；采用实施例1的样品取0.100g于254nm的紫外灯下照射10min后，测得其余辉发射波长为514nm(图5插图)，在514nm监测下,取0.100g于254nm的紫外灯下照射10min后测试，得到图5，从图中可以看出，样品的余辉时间长达600s。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氢氧化物基质长余辉发光纳米棒，其特征在于，化学式为La(OH)3。
2.权利要求1所述氢氧化物基质长余辉发光纳米棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.制备含La3+的水溶液；然后用氨水调节pH为碱性，得到反应溶液；
S2.将步骤S1.中的反应溶液在加热和搅拌条件下进行反应，得到所述氢氧化物基质长余辉发光纳米棒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.中水溶液为La3+的硝酸盐溶液。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.中用氨水调节pH的值为9～11。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2.中反应的温度为85～95℃，反应的时间为1.5～2.5h。
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