基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料制备工艺

本发明涉及纤维材料，具体为基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料制备工艺。

背景技术：

1、近年来，纳米荧光材料在生物医学、光电子学和化学传感等领域引起了广泛的关注。这些材料具有优异的荧光性能和多功能性，为各种应用提供了新的可能性。然而，目前存在的一些制备技术在实现理想的纳米荧光材料方面仍然面临一些挑战。

2、首先，传统的纳米荧光材料制备方法往往无法实现对材料结构的精确控制。例如，常见的溶剂热法和溶胶凝胶法制备的材料往往具有不规则形状和尺寸分布，这限制了其在一些应用中的性能和稳定性。

3、其次，现有的纳米荧光材料往往存在荧光强度低、荧光发射波长窄以及荧光量子产率低等问题。这些问题限制了材料在生物标记、光电器件和传感器等领域的应用。目前的制备方法往往无法有效地调控材料的组分和结构，从而无法实现理想的荧光性能。

4、此外，现有的纳米荧光材料制备技术往往缺乏灵活性和可扩展性。针对不同应用需求，需要定制化的材料设计和制备方法。然而，现有的技术往往无法满足这种灵活性和可扩展性的要求，限制了纳米荧光材料的开发和应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料制备工艺，制备的纳米荧光纤维材料具有较高的荧光强度、荧光发射波长和荧光量子产率。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，按重量百分比计，包括以下组分：25～35％的核心材料、20～30％的外壳材料、5～15％的辅助材料和5～15％的表面修饰剂；

3、所述核心材料由稀土金属化合物和过渡金属化合物组成，所述稀土金属化合物和过渡金属化合物的摩尔比为1:1～3；

4、所述外壳材料为分子量1000～10000的聚合物。

5、优选的，所述稀土金属化合物选自氧化铈、氧化钇、氧化钕、氧化镧、钕铁硼中的两种及以上的组合。

6、优选的，所述过渡金属化合物选自氧化钛、氧化铁、氧化铜、铁氧体、氯化铜中的两种及以上的组合。

7、优选的，所述核心材料为聚乙烯醇或聚丙烯酸。

8、优选的，所述辅助材料为有机溶液，所述表面修饰剂为功能性配体。

9、本发明提供基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料的制备工艺，包括以下步骤：

10、s1、将稀土化金属化合物和过渡金属化合物按规定配比混合；

11、s2、将混合物进行模板法沉积和组装，形成纳米颗粒排列的结构；

12、s3、将聚合物和有机溶液按规定配比混合，使用混合液对所得结构进行外壳材料包覆；

13、s4、将包覆后的材料进行热处理；

14、s5、热处理后的材料通过洗涤和干燥即得纳米荧光纤维材料。

15、优选的，所述模板法具体步骤为：将混合物浸渍到具有孔径大小为10～100纳米的模板材料中，并在25～60℃下进行浸渍5～24小时。

16、优选的，所述热处理具体步骤为：将所得结构置于400～800℃的温度下，在氮气或氩气气氛中处理1～6小时。

17、优选的，所述外壳材料包覆具体步骤为：将所得结构浸渍到含有聚合物的溶液中，在温度60～120℃下浸渍3～12小时。

18、优选的，所述洗涤和干燥具体步骤为：对所得纳米荧光纤维材料进行多次洗涤，以去除残留的溶剂和杂质，然后在温度60～100℃下进行真空干燥或氮气流干燥。

19、本发明提供了基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料制备工艺。

20、具备以下有益效果：

21、1、本发明制备的材料具有较高的荧光强度、荧光发射波长和荧光量子产率。这些性能指标对于许多应用领域，如生物荧光探针、led照明和显示技术等至关重要。

22、2、本发明制备的纳米荧光纤维材料具有高比表面积、优异的光学性能和稳定性，适用于生物标记、光学传感器等领域。通过模板法沉积和组装，纳米颗粒排列成纳米纤维状结构，大大增加了材料的比表面积。高比表面积使得材料与周围环境更好地接触，提供更多的反应活性位点，有利于提高材料的光学性能和传感灵敏度。这种材料在环境条件下具有较好的耐久性，对光、热和化学物质的影响较小，有助于提高材料的长期稳定性和可靠性。

23、3、本发明通过稀土过渡金属的组合和掺杂，这种材料可以展现多种不同颜色的荧光发射。通过调控组分和结构，可以实现对荧光颜色的精确调控和调整，满足不同应用领域的需求。且具有高荧光量子产率、长寿命、窄的发射光谱带宽和高荧光强度，使其在生物标记、光学传感器和荧光探针等应用中表现出色。通过引入功能性配体作为表面修饰剂，可以调控材料的表面性质，如分散性、生物相容性和靶向性。

技术特征：

1.基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：25～35％的核心材料、20～30％的外壳材料、5～15％的辅助材料和5～15％的表面修饰剂；

2.根据权利要求1所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，其特征在于，所述稀土金属化合物选自氧化铈、氧化钇、氧化钕、氧化镧、钕铁硼中的两种及以上的组合。

3.根据权利要求1所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，其特征在于，所述过渡金属化合物选自氧化钛、氧化铁、氧化铜、铁氧体、氯化铜中的两种及以上的组合。

4.根据权利要求1所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，其特征在于，所述核心材料为聚乙烯醇或聚丙烯酸。

5.根据权利要求1所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，其特征在于，所述辅助材料为有机溶液，所述表面修饰剂为功能性配体。

6.基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料的制备工艺，制备如权利要求1-5任一项所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料的制备工艺，其特征在于，所述模板法具体步骤为：将混合物浸渍到具有孔径大小为10～100纳米的模板材料中，并在25～60℃下进行浸渍5～24小时。

8.根据权利要求6所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料的制备工艺，其特征在于，所述热处理具体步骤为：将所得结构置于400～800℃的温度下，在氮气或氩气气氛中处理1～6小时。

9.根据权利要求6所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料的制备工艺，其特征在于，所述外壳材料包覆具体步骤为：将所得结构浸渍到含有聚合物的溶液中，在温度60～120℃下浸渍3～12小时。

10.根据权利要求6所述的基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料的制备工艺，其特征在于，所述洗涤和干燥具体步骤为：对所得纳米荧光纤维材料进行多次洗涤，以去除残留的溶剂和杂质，然后在温度60～100℃下进行真空干燥或氮气流干燥。

技术总结本发明涉及纤维材料技术领域，公开了基于稀土过渡金属混金属的纳米荧光纤维材料制备工艺，所述纳米荧光纤维材料，按重量百分比计，包括以下组分：25～35％的核心材料、20～30％的外壳材料、5～15％的辅助材料和5～15％的表面修饰剂；所述核心材料由稀土金属化合物和过渡金属化合物组成，所述稀土金属化合物和过渡金属化合物的摩尔比为1:1～3；所述外壳材料为分子量1000～10000的聚合物。本发明制备的材料具有较高的荧光强度、荧光发射波长和荧光量子产率。这些性能指标对于许多应用领域，如生物荧光探针、LED照明和显示技术等至关重要。技术研发人员：苗铁铮受保护的技术使用者：中国人民武装警察部队工程大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17