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氟化钡微纳米晶的DNA辅助合成与表征

赵新美  
【摘要】:随着生物学和纳米材料化学的相互交叉、渗透,利用生物分子作为模板控制合成具有特定形貌的微纳米材料已经成为研究的热点之一,同时也是控制合成纳米材料的一个极具潜力的发展方向。本论文选用具有高度自我识别和自组装能力的DNA分子为模板,首次辅助制备了BaF_2微纳米晶体,并且采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、选区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、荧光发光谱(PL)等方法对样品进行了表征。 基于DNA分子的辅助作用,实现了BaF_2粒子在DNA链上的可控生长,并且通过改变反应条件,可以控制BaF_2的粒子形貌和排列形状,如在正常DNA的作用下,以水为溶剂配制反应物溶液制备得到了四方形BaF_2纳米粒子,并且粒子的大小随反应物浓度的增大而增大;在加热变性后的DNA作用下合成出了向日葵状的空心球,其直径为400 nm,空心部分直径为200 nm。此外,本论文还考察了溶剂、反应温度及DNA加热时间对合成产物的影响,并分析了环状结构可能的形成机理。最后,结合实验现象和静电吸附理论,探讨了DNA在BaF_2合成过程中的作用。 在DNA辅助制备纯BaF_2的基础上,向BaF_2晶体中掺杂稀土铕元素,最终得到了Eu~(3+):BaF_2晶体,掺杂量为1%(摩尔分数)。通过TEM观察得知掺杂Eu~(3+)之后的粒子呈无规则状,大小仅在纳米级,但是粒子之间团聚现象比较明显。产物在紫外到近红外的波长范围内具有很好的透过性能,较掺杂之前有了一定的改善;样品的发射光谱在550-750 nm范围内出现了铕的典型发光峰,并且发光强度比较大,这就表明样品具有很好的发光性能,有望作为发光材料得到进一步应用。


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