金屬-上轉換復合納米結構的制備及性能研究.pdf

1、在生物標記領域，近紅外光激發(fā)的稀土上轉換納米發(fā)光材料與有機染料分子和量子點相比表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。不僅具有獨特的上轉換發(fā)光性能和溫度傳感功能，而且化學穩(wěn)定性強、量子產(chǎn)率高、毒性低，同時可避免生物組織背景熒光的影響。但目前效率最高的上轉換納米發(fā)光材料——六方相NaYF4∶Yb3+，Er3+的量子效率也僅為0.3％(粒徑30nm，激發(fā)功率為150Wcm-2)。這很大程度上限制了上轉換發(fā)光材料在生物醫(yī)學領域的推廣應用。
　　金屬納米材料表

2、面自由電荷在外加電磁場激發(fā)下可產(chǎn)生特殊的表面等離子共振效應，顯著增強其周圍局域電磁場，并使處于電磁場內的熒光分子光譜強度顯著增強。此外，表面等離子共振還可引發(fā)光熱轉換效應，用于生物醫(yī)學領域的光熱治療。因此，結合金屬納米材料和上轉換納米材料的特性，制備金屬，上轉換復合納米結構，不僅可增強上轉換納米材料的發(fā)光效率，而且可實現(xiàn)上轉換發(fā)光、溫度傳感及光熱治療的多功能集成。
　　金納米棒由于其表面等離子共振具有各向異性，產(chǎn)生的共振吸收光譜分

3、裂為橫向模式和縱向模式兩個吸收峰，分別與NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉換納米顆粒的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜產(chǎn)生光譜重疊，可從增加上轉換輻射躍遷幾率以及提高激發(fā)效率兩個方面同時增強光譜。因此，本論文選用金納米棒與NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉換納米顆粒制備復合結構，并對其多功能集成效果進行探索。主要工作包括:
　　1.采用晶種法制備金納米棒，根據(jù)TEM、UV-vis表征結果，對比十六烷基芐基二甲基氯化銨(BDAC)和5-溴代水楊酸

4、兩種添加劑對金納米棒生長的輔助效果，發(fā)現(xiàn)5-溴代水楊酸可顯著提高金納米棒的形貌均勻性及棒狀顆粒的產(chǎn)率，并制備得到長徑比為2.8～6.0，共振吸收峰為600～1000nm的金納米棒。成功采用胱胺分子修飾金納米棒使其表面帶氨基，發(fā)現(xiàn)胱胺分子修飾并不影響金納米棒的表面等離子共振效應及其在水中分散性，且有利于生物應用及復合結構的制備。
　　2.采用熱分解法制備NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉換納米顆，并通過調節(jié)摻雜離子Gd3+的濃度、反

5、應溶劑比例及稀土醋酸鹽前驅體的比例調控上轉換納米顆粒的尺寸。TEM、XRD及熒光光譜表征結果證明，所合成上轉換納米顆粒具有良好的結晶度及上轉換發(fā)光性能。分別以表面配體氧化法及表面配體交換法改性NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉換納米顆粒，使其表面帶羧基以實現(xiàn)水溶性和生物相容性。TEM、FTIR及熒光光譜等表征結果表明，表面配體交換法的表面改性效果較好。
　　3.探索金棒-上轉換復合納米結構的制備方法并研究其多功能集成。TEM結果表