本發(fā)明屬于納米材料技術領域，具體地講，涉及一種一維稀土納米材料的制備方法。

背景技術：

稀土納米材料由于其獨特的發(fā)光性能而在成像、檢測以及光轉換器件等領域有著極大的應用潛力。近幾年，隨著納米科學和技術的發(fā)展，稀土納米材料已經(jīng)成功應用于細胞成像、免疫分析和dna檢測等方面，其引起了相關領域研究的廣泛關注，尤其是稀土納米顆粒可以通過自組裝形成更為復雜的高級結構。一般來說，納米材料的性質(zhì)與它的結構息息相關，不同的結構會表現(xiàn)出不一樣的性質(zhì)，而組裝技術可以實現(xiàn)具有不同結構的納米材料。

對于疏水性的稀土納米顆粒來說，尤其是以nayf4為主體基質(zhì)的稀土發(fā)光納米顆粒，其在二維方向上和三維方向上的組裝已進行得許多研究，但其在一維方向上的組裝卻因存在較大的技術挑戰(zhàn)而始終未受到廣泛的關注。一維組裝的納米顆粒由于粒子間的作用，能夠展現(xiàn)出獨特的物理化學性質(zhì)，比如磁性、超導性、催化活性、等離子特性等。因此，對于疏水性的稀土納米顆粒來說，發(fā)展一種簡單高效、重復性高的一維組裝技術具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種一維稀土納米材料的制備方法，該制備方法。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案：

一種一維稀土納米材料的制備方法，包括：制備出稀土納米顆粒；將所述稀土納米顆粒分散于非極性溶劑中并進行稀釋，獲得第一混合物；向所述第一混合物中加入極性溶劑并混合均勻，獲得第二混合物；其中，所述第二混合物中的稀土納米顆粒進行自組裝，獲得一維稀土納米材料；所述極性溶劑與所述非極性溶劑的體積之比小于1:2。

進一步地，所述極性溶劑與所述非極性溶劑的體積之比為1:8～1:4。

進一步地，所述稀土納米顆粒的粒徑為20nm～100nm。

進一步地，所述稀土納米顆粒包括主體基質(zhì)以及至少兩種摻雜于所述主體基質(zhì)中的稀土離子。

進一步地，所述主體基質(zhì)選自nayf4、nagdf4中的任意一種，所述稀土離子選自yb³⁺、er³⁺、tm³⁺、ho³⁺、gd³⁺。

進一步地，所述非極性溶劑選自環(huán)己烷、正己烷中的任意一種；所述極性溶劑選自乙醇、丙醇、異丙醇中的任意一種。

進一步地，將所述稀土納米顆粒分散于所述非極性溶劑中并稀釋2倍～50倍。

進一步地，向所述第一混合物中加入所述極性溶劑后，振蕩2min～10min，以獲得所述第二混合物；再將獲得的所述第二混合物靜置5min～30min，以使所述第二混合物中的稀土納米顆粒進行自組裝。

進一步地，所述稀土納米顆粒的制備方法選自熱分解法、共沉淀法中的任意一種。

進一步地，所述稀土納米顆粒的表面呈疏水性。

本發(fā)明通過控制第二混合物的極性，即可使其中的稀土納米顆粒實現(xiàn)自組裝，從而制備得到了所述一維稀土納米材料；相比現(xiàn)有技術中利用模板來實現(xiàn)自組裝的制備方法，根據(jù)本發(fā)明的制備方法簡單，重復率高，制備成本低廉，適用性廣泛，易于大規(guī)模制備；同時，根據(jù)本發(fā)明的制備方法獲得的一維稀土納米材料的結構牢固，在離心等破壞作用下仍能夠保持性能穩(wěn)定。

附圖說明

通過結合附圖進行的以下描述，本發(fā)明的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的稀土納米顆粒的透射電鏡圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的一維稀土納米材料的透射電鏡圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例2的一維稀土納米材料的透射電鏡圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的對比例1的稀土納米材料的掃描電鏡圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發(fā)明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。

將理解的是，盡管在這里可使用術語“第一”、“第二”等來描述各種物質(zhì)，但是這些物質(zhì)不應受這些術語的限制。這些術語僅用于將一個物質(zhì)與另一個物質(zhì)區(qū)分開來。

實施例1

本實施例公開了一種一維稀土納米材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

在步驟一中，制備稀土納米顆粒。

具體地，本實施例中，采用熱分解法來制備以nayf4為主體基質(zhì)、且摻雜有yb³⁺、er³⁺兩種稀土離子的稀土納米顆粒。參照下述步驟進行制備：(1)將156mgycl3·6h2o、55.9mgybcl3·6h2o以及5.5mgercl3·6h2o加入50ml三口圓底燒瓶中，再向其中加入6ml油酸及15ml十八烯，封閉瓶口并向其中通入氬氣30min，獲得第一混合體系；(2)將上述第一混合體系升溫至170℃并反應1h，獲得第二混合體系；(3)待第二混合體系冷卻至室溫后再向其中加入10ml溶有100mgnaoh和148mgnh4f的甲醇混合溶液，并在敞口的條件下攪拌30min后升溫至70℃并反應1h以上，以確保甲醇和水分被完全排除；(4)封閉瓶口并在通入氬氣的情況下升溫至300℃并反應1h，再冷卻至室溫獲得所述稀土納米顆粒。

更為具體地，在本實施例中，經(jīng)上述步驟(1)-(4)反應獲得的稀土納米顆粒，其表面包覆有油酸配體，從而使得所述稀土納米顆粒的表面呈疏水性。

對本實施例制備得到的稀土納米顆粒進行了透射電鏡測試，如圖1所示；從圖1中可以看出，本實施例中的稀土納米顆粒具有良好的單分散性，且其粒徑為30nm左右。

值得說明的是，本實施例所述的稀土納米顆粒的制備方法并不限于上述的熱分解法，還可以是其他如共沉淀法等任意方法，本領域技術人員可參照現(xiàn)有技術中的任意方案進行制備，只需保證所獲得的稀土納米顆粒的表面呈疏水性 即可。

同時，在根據(jù)本實施例中的稀土納米顆粒中，其主體基質(zhì)也并不限于上述的nayf4，且其中摻雜的稀土離子也并不限于yb³⁺、er³⁺兩種稀土離子，還可以是如yb³⁺/er³⁺、yb³⁺/tm³⁺、yb³⁺/ho³⁺、gd³⁺/yb³⁺/er³⁺等任意兩種或三種稀土離子共摻雜。另外，所制備得到的稀土納米顆粒的粒徑一般控制在20nm～100nm的范圍內(nèi)即可。

在步驟二中，將所述稀土納米顆粒分散于非極性溶劑中并進行稀釋，獲得第一混合物。

具體地，取0.1ml所述稀土納米顆粒分散于0.1ml環(huán)己烷中，然后再利用環(huán)己烷稀釋10倍，獲得第一混合物。

優(yōu)選地，在將所述稀土納米顆粒分散至環(huán)己烷之前，首先將所述0.1ml稀土納米顆粒加入丙酮中進行沉化，在6000r～8000r下離心分離后，再用體積比為1:1的環(huán)己烷/乙醇混合溶液離心清洗兩次，才將其分散于所述0.1ml環(huán)己烷中。

在本實施例中，分散以及稀釋時所使用的環(huán)乙烷作為一種非極性溶劑，可以滿足所述稀土納米顆粒在其中進行良好分散的目的。

在步驟三中，向第一混合物中加入極性溶劑，混勻獲得第二混合物，所述第二混合物中的稀土納米顆粒進行自組裝，獲得一維稀土納米材料。

具體地，向所述第一混合物中加入165μl乙醇，以使作為極性溶劑的乙醇與上述作為非極性溶劑的環(huán)乙烷的體積之比約為1:6；搖晃振蕩2min～10min、優(yōu)選為2min左右以混合均勻，獲得第二混合物，然后再將第二混合物靜置5min～30min、優(yōu)選為5min，以使第二混合物中的稀土納米顆粒進行充分地自組裝，離心分離并去除液相，所得固相即為所述一維稀土納米材料。

值得說明的是，在本實施例中，本步驟中所加入的極性溶劑改變了第一混合物的極性，從而為所述第二混合物中的稀土納米顆粒進行自組裝提供了適宜的條件。

對本實施例制備得到的一維稀土納米材料進行了透射電鏡測試，如圖2所示；從圖2中可以明顯地看出，稀土納米顆粒整齊地排列呈一維短鏈狀，且每根短鏈上稀土納米顆粒的個數(shù)為2個～7個；同時，所述一維稀土納米材料結構整齊，表明根據(jù)本實施例的制備方法所獲得的一維稀土納米材料在離心等高強 度的破壞作用下仍能夠保持穩(wěn)定的結構。

實施例2

在實施例2的描述中，與實施例1的相同之處在此不再贅述，只描述與實施例1的不同之處。實施例2與實施例1的不同之處在于，在步驟二中，取0.1ml稀土納米顆粒分散于0.1ml環(huán)己烷中，然后再利用環(huán)己烷稀釋20倍，獲得第一混合物。

在步驟三中，向第一混合物中加入330μl乙醇，以使作為極性溶劑的乙醇與上述作為非極性溶劑的環(huán)乙烷的體積之比約為1:6；搖晃振蕩2min左右以混合均勻，獲得第二混合物，然后再將第二混合物靜置5min，以使第二混合物中的稀土納米顆粒進行充分地自組裝，離心分離并去除液相，所得固相即為所述一維稀土納米材料。

對本實施例制備得到的一維稀土納米材料進行了透射電鏡測試，如圖3所示；從圖3中可以明顯地看出，稀土納米顆粒整齊地排列呈一維短鏈狀，且每根短鏈上稀土納米顆粒的個數(shù)為2個～7個；同時，所述一維稀土納米材料結構整齊，表明根據(jù)本實施例的制備方法所獲得的一維稀土納米材料在離心等高強度的破壞作用下仍能夠保持穩(wěn)定的結構。對比圖2和圖3可以看出，圖3中短鏈的分布密度明顯低于圖2中短鏈的分布密度，這是由于在本實施例的步驟二中，采用非極性溶劑的環(huán)己烷的稀釋倍數(shù)增大一倍，而最終導致第二混合物中稀土納米顆粒的密度下降的緣故。

對比例1

本對比實驗旨在通過與實施例1的對比，獲得極性溶劑與非極性溶劑的體積之比對制備結果的影響。

在對比例1中，與實施例1的相同之處在此不再贅述，只描述與實施例1的不同之處。對比例1與實施例1的不同之處在于，在步驟三中，向第一混合物中加入500μl乙醇，以使作為極性溶劑的乙醇與上述作為非極性溶劑的環(huán)乙烷的體積之比約為1:2；搖晃振蕩2min左右以混合均勻，然后再靜置5min，離心分離并去除液相，獲得呈固相的稀土納米材料。

對本對比例制備得到的稀土納米材料進行了透射電鏡測試，如圖4所示；從圖4中可以明顯地看出，本對比例所獲得的稀土納米材料并非一維納米材料，其中的稀土納米顆粒完全團聚形成圖4中的顆粒狀。

通過本對比例與實施例1之間的對比，可以看出，在制備所述一維稀土納米材料的過程中，非極性溶劑與極性溶劑的體積之比是關鍵的控制因素。一般地，控制非極性溶劑與極性溶劑的體積之比小于1:2、優(yōu)選為1:8～1:4的范圍即可獲得所述一維稀土納米材料。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的一維稀土納米材料的制備方法，無需借助任何模板，通過控制第二混合物的極性，即可使其中的稀土納米顆粒實現(xiàn)自組裝，從而制備得到了所述一維稀土納米材料；本制備方法中的組裝過程簡單，重復率高，制備成本低廉，適用性廣泛，易于大規(guī)模制備；同時，制備得到的一維稀土納米材料的結構牢固，在離心條件下仍能夠保持性能穩(wěn)定。

雖然已經(jīng)參照特定實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員將理解：在不脫離由權利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此進行形式和細節(jié)上的各種變化。