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1、稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米顆粒通過多光子吸收機(jī)制能將近紅外激發(fā)光轉(zhuǎn)換為可見光輻射,特別是應(yīng)用于生物領(lǐng)域獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。具有信噪比高、穿透深度深、化學(xué)穩(wěn)定性高、發(fā)光穩(wěn)定性好、毒性低等優(yōu)點(diǎn)。高沸點(diǎn)溶劑中的共沉淀法是目前NaReF4上轉(zhuǎn)換納米顆粒的常用制備方法,其制備產(chǎn)物具有形貌均勻、尺寸細(xì)小、結(jié)晶度高等特點(diǎn),同時(shí)合成溫度較低,工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。但制備尺寸符合生物應(yīng)用要求的超細(xì)上轉(zhuǎn)換納米顆粒(<10nm)仍是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的難題,需要對(duì)共沉淀法的合成過程和機(jī)
2、理進(jìn)行深入研究;其次,共沉淀法制備的納米顆粒表面吸附有機(jī)疏水基團(tuán),用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域需要進(jìn)行表面親水性修飾。本文主要圍繞NaReF4上轉(zhuǎn)換納米晶的生長(zhǎng)行為和表面親水性改性展開研究,獲得的主要研究結(jié)果如下:
采用共沉淀法制備NaYF4∶Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒,研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)上轉(zhuǎn)換納米顆粒形貌、尺寸、晶體結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)溫度較低時(shí)只形成立方晶體結(jié)構(gòu)納米顆粒,隨著溫度升高,六方晶體結(jié)構(gòu)顆粒開始形核并長(zhǎng)大;在3
3、05℃以上高溫下延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,顆粒逐漸由立方向六方晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,最終全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱郊{米顆粒。因此NaYF4∶Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒的合成機(jī)理為:率先形核的立方顆粒不斷溶解,再結(jié)晶形成六方晶體結(jié)構(gòu)納米顆粒,即溶解-再結(jié)晶生長(zhǎng)機(jī)制。
同時(shí),對(duì)比研究了不同基質(zhì)上轉(zhuǎn)換納米顆粒(NaYF4、NaGdF4、NaYbF4)的生長(zhǎng)行為。發(fā)現(xiàn)NaGdF4合成過程中未出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程,在溫度較低及反應(yīng)初期則形成六方結(jié)構(gòu)納米顆粒;而N
4、aYbF4與NaYF4均出現(xiàn)立方-六方晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,并且NaYbF4六方晶體結(jié)構(gòu)在305℃反應(yīng)60min后才出現(xiàn),其形核進(jìn)程比NaYF4慢,且最終尺寸也較大。這是因?yàn)榱骄w結(jié)構(gòu)的NaYbF4的形成能低,故其形核率也較低,導(dǎo)致六方相形核晚,最終尺寸也較大。
另外,本文通過反相微乳液法在NaYF4∶Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒表面包覆二氧化硅殼層,用以改善其親水性,分別研究了各原料用量對(duì)二氧化硅殼層厚度及分散性的影響。發(fā)現(xiàn)表
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