几种稀土氟化物和氧化物纳米发光材料的制备、性能及其应用探索研究

目前，纳米材料已经应用于很多医药和生物领域，诸如临床诊断、药物传送、体内体外荧光标记等。稀土离子掺杂的纳米材料因其独特的发光性质已被认为是有前景的生物荧光标记，二氧化硅作为环境友好发光材料也受到越来越多的重视。本论文合成稀土离子掺杂的下转换和上转换发光纳米材料，并进行表面功能化，使之连接生物药物小分子，以期作为荧光标记。同时采用不同方法制备不同大小的二氧化硅球，并研究其发光性质。 采用多醇法成功地制备出结晶程度高的CeF3:Tb3+纳米粒子。氧化硅和胺基硅烷包覆使纳米粒子具有胺基功能化，然后通过SOCl2成功地活化生物素使之连接到纳米粒子上并随之与亲合素键合。胺基功能化的CeF3:Tb3+ 纳米粒子发光产生严重的猝灭，而生物分子与纳米粒子结合后发光得到很大程度上的恢复。生物功能化的CeF3:Tb3+ 纳米粒子能很好地分散在水中，为这些CeF3:Tb3+ 纳米粒子作为生物荧光探针奠定了基础。同时以P123为结构导向剂，介孔氧化硅成功地包覆CeF3:Tb3+ 纳米粒子。介孔氧化硅层存在部分有序的六方介孔体系和部分微孔结构，该复合物保持绿色荧光性质并具有相当大的孔容和大的表面积。布洛芬能载入复合物的孔道中，在24 h内释放完全。因此，这类复合物可以在靶向的药物传送体系中具有潜在的应用价值。 利用多醇法制备出NaYF4:Yb3+, Er3+ 纳米粒子。NaYF4:Yb3+, Er3+ 纳米粒子进行胺基功能化，并通过氧化寡糖链成功地活化亲合素，使之连接到胺基功能化的纳米粒子上。生物功能化的 NaYF4:Yb3+, Er3+纳米粒子仍保持较好的上转换发光性质，可以作为生物体系的荧光探针。另外用 P123作为结构导向剂和助表面活性剂PVP 或 TMB 成功地使NaYF4:Yb3+, Er3+ 纳米粒子包覆介孔氧化硅。外层氧化硅层有介孔结构。该复合物保持红色荧光性质，并具有大的孔容、表面积。布洛芬能载入复合物的孔道中，在12 h内完全释放。 通过高温溶剂法合成出YVO4:Eu3+ 纳米粒子。粒子结晶程度高，为椭球形状，长轴为80 nm，短轴为43 nm。YVO4:Eu3+ 纳米粒子的荧光发射跃迁主要源于5D0能级。FT-IR 谱和 XPS 谱表明纳米粒子表面的配体为油酸和油胺分子。Eu3+ (5D0 level) 寿命因表面有机配体的存在比体材料的寿命短。 成功地制备出不同大小的纳米至亚微米尺度且具有发光性能的单分散二氧化硅球，其尺寸随胺基浓度的增加而增大。烧结后粒子仍保持单分散性，但其尺寸缩小。烧结后的二氧化硅球含有C杂质。亚微米尺度的二氧化硅球的发射带最大值随氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）浓度的增加而红移，但是纳米尺度的二氧化硅球的发射带最大值红移更大。单分散二氧化硅球发光原因归于二氧化硅结构中存在的碳和氧缺陷。