上转换纳米材料的合成、表征和机理研究

【摘要】：近年来,人们开始对荧光标记材料产生了浓厚的兴趣,特别是随着纳米技术的发展,能够进行生物标记的无机纳米晶成为人们追逐的热点,但是由于生物背底同样会产生荧光从而对荧光检测形成干扰,于是不会产生背底干扰的稀土上转换纳米发光标记材料引起了人们的注意。目前世界上上转换纳米荧光材料正处在发展阶段,材料的选择和合成有待于深入细致的研究。本文对上转换发光纳米晶的选择和合成做了系统的讨论。具体内容如下: 在丁二醇相中合成了ZrO2:Er3+,Yb3+纳米晶,使得晶化温度大大降低。由于ZrO2合成难度较大,在水相中极易聚集,同时晶化温度非常高,一般都在1000℃以上。在这个温度下更难得到纳米尺寸的材料,因此采用热溶剂法既可以避免合成时的聚集,有能够降低晶化的温度,是一种理想的合成方法。除了对合成方法进行研究外,同时对上转换的理论进行了细致的研究,第一次做了荧光峰位的精细指认。 首次采用微波法合成Y2O3:Er3+,Yb3+纳米晶,得到的材料从尺寸到亮度都比ZrO2:Er3+,Yb3+纳米晶更为优越。细致讨论了发光颜色在不同的合成条件下的变化。利用模板技术合成了花瓣形状和叶片形状的材料,其表面亲水性检测的结果证实,两种不同形状的材料表面的可湿性差别巨大,花瓣形材料的表面为超亲水表面,叶片形材料的表面为超疏水表面。 在水相中合成了NaYF4:Er3+,Yb3+纳米晶,得到了目前为止科学工作者发现的发光效率最高的上转换材料,探讨了几种条件对发光的影响,初步研究了上转换材料同磁性粒子的结合。荧光显微镜表征观察到了较为明亮的发光,细胞毒性实验证实这种上转换材料没有毒性。