硫化物半导体发光纳米晶和稀土荧光纳米颗粒的制备、表征及应用研究

【摘要】：硫化物半导体发光纳米晶和稀土发光纳米颗粒作为两种重要的无机荧光纳米材料,分别由于量子尺寸效应和丰富的4f电子结构而具有高的荧光效率、低的淬灭阈值、优异的光发射性能,在生物医学标记、光电器件、太阳能等领域的应用都被寄予极高的期望。 本文首先进行了在二甲基亚砜中合成硫化物半导体发光纳米晶的研究。该研究以低毒且生物兼容性好的二甲基亚砜作反应溶剂和硫源,在高温条件下(130℃),二甲基亚砜会释放出硫并与事先溶于二甲基亚砜中的金属盐(Zn(NO3)2, Cd(NO3)2, Mn(NO3)2)反应生成硫化物(ZnS, CdS, ZnS:Mn)半导体纳米晶,并讨论了所获得的ZnS, CdS和ZnS:Mn纳米晶的光学性质。结果表明该制备技术简单、经济且利于半导体纳米颗粒的大量生产,同时该半导体发光纳米晶具有优异的荧光性能和所用的二甲基亚砜溶剂具有良好的和水互溶性有利于该半导体纳米晶在生物医学标记和检测上的应用。 文中第三章进行了水溶性CuS纳米颗粒的制备和其在癌症光热消融治疗上的应用研究。该研究首先采用合适的稳定配体在水中合成稳定的CuS纳米颗粒,接着对其进行了晶相、形貌、光学、光热学性能的一系列表征研究,还对该纳米颗粒的生物毒性和对癌症光热消融治疗的效果进行了评估。研究数据表明,CuS纳米颗粒具有优异的光热性能和较低的毒性,细胞体外实验表明CuS纳米颗粒是一种非常有希望用于增强癌症光热消融治疗效果的纳米试剂。 本文第四章进行了水溶性CeO2纳米颗粒的制备和其对人眼上皮细胞基因毒性的研究。我们首先采用湿化学方法制备水溶性的CeO2纳米颗粒,通过不同浓度纳米颗粒对细胞姐妹染色体交换数和对DNA的破坏情况来研究CeO2纳米颗粒对人眼上皮细胞的基因毒性。实验数据表明CeO2纳米颗粒对人眼上皮细胞的基因毒性小,这研究为Ce02纳米颗粒在眼科疾病诊断与治疗的应用提供了有力的支撑。 本文最后进行了CePO4:Tb/LaPO4核鞘结构荧光纳米线的合成和光学性能研究,我们首先合成了单分散的CePO4:Tb纳米颗粒,在合适的条件下使其自导向团聚,并通过后续反应在其外面包覆上一层LaPO4得到CePO4:Tb/LaPO4荧光纳米线。形貌分析、荧光效率增加、紫外光和X射线激发荧光的增强都证明了LaPO4层的成功包覆,同时该纳米线的获得表明稀土磷酸盐纳米线也可以在室温反应条件下获得,这一制备技术有利于稀土磷酸盐纳米线的量产,使这种光学性能优异的稀土磷酸盐纳米线在固体照明和光电子器件等方面具有广泛应用的潜力。