单绿色上转换荧光标记材料的制备方法与流程

本发明涉及一种荧光标记材料的制备方法。

背景技术：

荧光标记材料可广泛应用于细胞追踪、离子隧道探测、DNA检测等高科技领域。现有的荧光标记材料主要是有机染料和量子点，有机染料有毒、化学稳定性差、荧光持续时间短、不适用于多色观察等，而量子点会产生强烈的自体荧光而影响探测灵敏度。所以它们都有各自内在的缺陷而使其进一步的广泛应用受到限制。稀土上转换荧光标记材料通过将激发的红外光转化为可见光而发射出来，所以可以获得很高的组织透过率，实现零背景探测，从而探测灵敏度非常高；而且这种材料的基质为无机材料，具有很好的光稳定性和化学稳定性；经过适当的表面修饰，它可以具有很好的生物兼容性。但是用做荧光标记的上转换荧光材料对其所发射荧光的单色性质量要求很高，目前，国内还没有比较高单色性上转换荧光的相关报道。

技术实现要素：

本发明解决了现有荧光标记材料制备工艺繁杂，化学稳定性差，易产生光损伤，有毒，探测灵敏度低，单色性不好的问题，提供了一种单绿色上转换荧光标记材料的制备方法。

本发明单绿色上转换荧光标记材料的制备方法如下：一、将Y₂O₃、Yb₂O₃、Ho₂O₃和Eu₂O₃溶于浓硝酸后加入去离子水，再加入LiNO₃溶液，在常温下搅拌均匀得到透明溶液，透明溶液中Y³⁺离子与Yb³⁺离子的摩尔比为1﹕0～10，Y³⁺离子与Ho³⁺离子的摩尔比为1﹕0.1～0.5，Y³⁺离子与Eu³⁺离子的摩尔比为1﹕0～2，Y³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕0～15；二、按照透明溶液中阳离子与柠檬酸的摩尔比为1﹕3～5的比例，向透明溶液中加入柠檬酸(络合剂)搅拌，直到完全溶解，再加入氨水调节PH值为5～7；三、将步骤三得到的溶液在100～150℃的条件下，烘干12～20小时，得干凝胶；四、将干凝胶在600～1000℃条件下煅烧1～5小时，再自然冷却到室温，即得单绿色上转换荧光标记材料。

本发明方法制备工艺简单，反应温度低，反应过程可以实现完全而精确地控制，所需设备价格低廉，在制备过程中晶格不被破坏，本发明采用的络合剂柠檬酸价格便宜，来源非常广泛，而且生产周期和反应时间比较短。本发明制备的单绿色上转换荧光标记材料纯度高，均匀性好，颗粒尺寸在20～50nm之间，不仅发光强，而且单色性很好，比现有单色性上转换荧光标记材料提高一倍。本发明Li⁺离子的掺杂可以提高单绿色上转换荧光标记材料的上转换发光强度，红色上转换荧光强度相对于绿色上转换荧光强度降低，绿色上转换荧光的单色性变好。

附图说明

图1是具体实施方式十三所得单绿色上转换荧光标记材料的XRD图；图2是具体实施方式一中980nmLD激发不同Li⁺离子浓度掺杂Y₃O₂:6Yb³⁺,0.3Ho³⁺,1.0Eu³⁺样品上转换荧光光谱图，图中代表Y₃O₂:6Yb³⁺,0.3Ho³⁺,1.0Eu³⁺的上转换荧光光谱，代表Y₃O₂:6Yb³⁺,0.3Ho³⁺,1.0Eu³⁺,6Li⁺的上转换荧光光谱；图3是具体实施方式一中980nmLD激发，掺杂不同Li⁺浓度的纳米晶体归一化550nm处峰的红色上转换荧光光谱图，图中图中代表归一化550nm处Y₃O₂:6Yb³⁺,0.3Ho³⁺,1.0Eu³⁺,6Li⁺的红色上转换荧光光谱，代表归一化550nm处Y₃O₂:6Yb³⁺,0.3Ho³⁺,1.0Eu³⁺的红色上转换荧光光谱。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式中单绿色上转换荧光标记材料的制备方法如下：一、将Y₂O₃、Yb₂O₃、Ho₂O₃和Eu₂O₃溶于浓硝酸后加入去离子水，再加入LiNO₃溶液，在常温下搅拌均匀得到透明溶液，透明溶液中Y³⁺离子与Yb³⁺离子的摩尔比为1﹕0～10，Y³⁺离子与Ho³⁺离子的摩尔比为1﹕0.1～0.5，Y³⁺离子与Eu³⁺离子的摩尔比为1﹕0～2，Y³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕0～15；二、按照透明溶液中阳离子与柠檬酸的摩尔比为1﹕3～5的比例，向透明溶液中加入柠檬酸搅拌，直到完全溶解，再加入氨水调节PH值为5～7；三、将步骤三得到的溶液在100～150℃的条件下，烘干12～20小时，得干凝胶；四、将干凝胶在600～1000℃条件下煅烧1～5小时，再自然冷却到室温，即得单绿色上转换荧光标记材料。

由图2看出Li⁺离子的掺杂可以提高单绿色上转换荧光标记材料的上转换发光强度。

由图3可知掺杂Li⁺离子后，红色上转换荧光强度相对于绿色上转换荧光强度降低，也就是说绿色上转换荧光的单色性变好。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一透明溶液中Y³⁺离子与Yb³⁺离子的摩尔比为1﹕1～9，Y³⁺离子与Ho³⁺离子的摩尔比为1﹕0.2～0.4，Y³⁺离子与Eu³⁺离子的摩尔比为1﹕1～1.5，Y³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕1～14。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一透明溶液中Y³⁺离子与Yb³⁺离子的摩尔比为1﹕8，Y³⁺离子与Ho³⁺离子的摩尔比为1﹕0.3，Y³⁺离子与Eu³⁺离子的摩尔比为1﹕1.5，Y³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕10。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一透明溶液中Y³⁺离子、Yb³⁺离子、Ho³⁺离子、Eu³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕0.8﹕0.3﹕0.5﹕1。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一透明溶液中Y³⁺离子、Yb³⁺离子、Ho³⁺离子、Eu³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕5﹕0.4﹕1.5﹕14。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是步骤二中透明溶液中阳离子与柠檬酸的摩尔比为1﹕4。其它与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是步骤二中加入氨水调节PH值为6。其它与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是步骤三中在140℃的条件下，烘干18小时。其它与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是步骤四中将干凝胶在700～900℃条件下煅烧2～4小时。其它与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是步骤四中将干凝胶在800℃条件下煅烧3小时。其它与具体实施方式一至九相同。

具体实施方式十一：本实施方式中单绿色上转换荧光标记材料的制备方法如下：一、将Y₂O₃、Yb₂O₃、Ho₂O₃和Eu₂O₃溶于浓硝酸后加入去离子水，再加入LiNO₃溶液，在常温下搅拌均匀得到透明溶液，透明溶液中Y³⁺离子与Yb³⁺离子的摩尔比为1﹕10，Y³⁺离子与Ho³⁺离子的摩尔比为1﹕0.5，Y³⁺离子与Eu³⁺离子的摩尔比为1﹕2，Y³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕15；二、按照透明溶液中阳离子与柠檬酸的摩尔比为1﹕5的比例，向透明溶液中加入络合剂柠檬酸搅拌，直到完全溶解，再加入氨水调节PH值为7；三、将步骤三得到的溶液在150℃的条件下，烘干20小时，得干凝胶；四、将干凝胶在1000℃条件下煅烧5小时，再自然冷却到室温，即得单绿色上转换荧光标记材料。

具体实施方式十二：本实施方式中单绿色上转换荧光标记材料的制备方法如下：一、将Y₂O₃、Yb₂O₃、Ho₂O₃和Eu₂O₃溶于浓硝酸后加入去离子水，再加入LiNO₃溶液，在常温下搅拌均匀得到透明溶液，透明溶液中Y³⁺离子与Yb³⁺离子的摩尔比为1﹕0.1，Y³⁺离子与Ho³⁺离子的摩尔比为1﹕0.1，Y³⁺离子与Eu³⁺离子的摩尔比为1﹕0.2，Y³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕0.5；二、按照透明溶液中阳离子与柠檬酸的摩尔比为1﹕3的比例，向透明溶液中加入络合剂柠檬酸搅拌，直到完全溶解，再加入氨水调节PH值为5；三、将步骤三得到的溶液在100℃的条件下，烘干12小时，得干凝胶；四、将干凝胶在600℃条件下煅烧1小时，再自然冷却到室温，即得单绿色上转换荧光标记材料。

具体实施方式十三：本实施方式中单绿色上转换荧光标记材料的制备方法如下：一、将Y₂O₃、Yb₂O₃、Ho₂O₃和Eu₂O₃溶于浓硝酸后加入去离子水，再加入LiNO₃溶液，在常温下搅拌均匀得到透明溶液，透明溶液中Y³⁺离子、Yb³⁺离子、Ho³⁺离子、Eu³⁺离子与Li⁺离子的摩尔比为1﹕5﹕0.4﹕1.5﹕14；二、按照透明溶液中阳离子与柠檬酸的摩尔比为1﹕3.5的比例，向透明溶液中加入络合剂柠檬酸搅拌，直到完全溶解，再加入氨水调节PH值为7；三、将步骤三得到的溶液在150℃的条件下，烘干20小时，得干凝胶；四、将干凝胶在800℃条件下煅烧1.5小时，再自然冷却到室温，即得单绿色上转换荧光标记材料。