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稀土、染料掺杂SiO_2基纳米粒子的制备及光学性质研究

杨兴旺  
【摘要】: 近年来, Eu3+、Tb3+掺杂的SiO2基纳米粒子与罗丹明B掺杂SiO2基纳米粒子在生物传感、生物医学、荧光标记和微传感器等领域的广泛应用,引起了研究人员极大地兴趣。随着纳米科技的兴起,Eu3+、Tb3+掺杂的SiO2基纳米材料与罗丹明B掺杂SiO2基纳米材料也成为荧光增强材料中新的热点,特别是作为生物标签在生物检测和生物医学等领域具有广泛的应用前景。本文制备了Eu3+、Tb3+掺杂SiO2基纳米粒子和罗丹明B掺杂SiO2基纳米粒子,结合透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、UV-Vis-NIR分光光度计,RF-5301/pc荧光光谱仪对样品的形貌、成分及光学性质进行了研究。主要内容如下: 第一部分采用改进的碱催化法制备了Eu3+、Tb3+掺杂SiO2基纳米粒子,TEM结果表明,纳米粒子呈球形,单分散性好,粒径分布较均匀。UV-Vis-NIR测试结果表明,对应粒子电子构型中f→f电子的跃迁Eu3+在可见光范围内有较强的吸收峰。XRD结果表明退火温度低于1000℃时,在20=22.15°附近出现了一个宽的衍射峰,材料中SiO2主要处于非晶态;当退火温度为1000℃或以上时,在图谱中能够清晰地看到有一些锐峰的出现,SiO2由非晶态转变为晶态结构。RF-5301/pc测试结果表明,Eu3+、Tb3+掺杂SiO2基纳米粒子的发射发谱随着Eu3+、Tb3+掺杂浓度的改变而改变。退火温度从200℃到1200℃时,材料结构从非晶态到晶态,峰位基本不变,其发射光谱受材料结构影响较大,在800℃发射强度达到最大。 第二部分采用Stober方法结合氧化还原反应,在罗丹明掺杂的二氧化硅球表面沉积银粒子,得到罗丹明B掺杂SiO2基纳米材料。UV-Vis-NIR测试结果表明,随着银壳的增大,等离子吸收光谱变得宽而强,具有明显的可调谐性,而吸收峰位并没有明显的移动。RF-5301/pc测试结果表明,在罗丹明B掺杂SiO2基纳米粒子中,SiO2包裹层为罗丹明B分子与银壳层间提供了合适的距离,而银壳层的长大又可较大的增强银壳层周围的局域电磁场,从而实现银壳对掺杂的罗丹明B分子的表面荧光增强。


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