上轉(zhuǎn)換氟化鑭納米顆粒的制備、自組裝及性能研究.pdf

1、稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料，使用近紅外光照射可以發(fā)射出多色的可見(jiàn)光。稀土離子熒光具有很高的熒光量子產(chǎn)率，較窄的發(fā)射帶寬，熒光壽命長(zhǎng)，斯托克斯(Stokes)效應(yīng)轉(zhuǎn)換強(qiáng)，依靠配體進(jìn)行熒光敏化等特殊性質(zhì)。被廣泛用于通訊、發(fā)光、電激發(fā)光檢測(cè)、生物分析檢測(cè)、生物成像和太陽(yáng)能電池等方面。而近年來(lái)，通過(guò)對(duì)一些納米顆粒進(jìn)行自組裝成膠體納米團(tuán)簇(colloidal nanoparticle clusters簡(jiǎn)稱(chēng)CNCs)，可以得到具有多種性質(zhì)的納米團(tuán)簇。

2、這些復(fù)合性質(zhì)的膠體納米團(tuán)簇在催化、能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化、磁性分離、多模式成像、化學(xué)檢測(cè)、藥物輸送和釋放方面都有很大的潛在應(yīng)用。作為一種良好的發(fā)光基質(zhì)，LaF3擁有低聲子能，能夠有效減少其非輻射損失，通過(guò)近紅外光的照射，能夠發(fā)射出高量子效率的發(fā)射光。將LaF3納米顆粒進(jìn)行自組裝，不僅能夠擴(kuò)大其熒光信號(hào)、產(chǎn)生其介孔結(jié)構(gòu)，還能夠進(jìn)一步的研究配體結(jié)合在納米顆粒表面的性質(zhì)。研究納米顆粒的制備和自組裝結(jié)構(gòu)，將為未來(lái)其在各項(xiàng)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供可能。

3、>　　本研究采用一種快速有效的方法來(lái)和合成大小一致的LaF3納米晶體，并且能夠控制其形狀。合成出多面體，納米棒和納米盤(pán)三種形貌。通過(guò)改變氫氧化鈉和配體的物質(zhì)的量（油酸和十八烯），還能夠進(jìn)一步改變LaF3納米晶體的大小和形狀。隨后通過(guò)對(duì)制備出來(lái)的三種LaF3的納米結(jié)構(gòu)的表征和一系列形貌調(diào)控的對(duì)比試驗(yàn)，研究了納米顆粒的形成機(jī)理。在共摻雜Yb/Er或者Yb/Tm進(jìn)入LaF3納米結(jié)構(gòu)之后，測(cè)試發(fā)現(xiàn)能夠發(fā)出明亮的上轉(zhuǎn)換光。并且由于其具有小尺寸以及

4、形貌規(guī)則，使得其在生物醫(yī)藥應(yīng)用方面有很大的使用前景。為了探索LaF3納米盤(pán)自組裝合成，我們通過(guò)微乳法來(lái)合成CNCs。LaF3納米盤(pán)的結(jié)構(gòu)具有很大的長(zhǎng)徑比，因而自組裝實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)LaF3納米盤(pán)的自組裝方式與其他的納米顆粒及納米棒的自組裝方式存在很大的不同。對(duì)此我們研究了其反應(yīng)機(jī)理和制備條件，發(fā)現(xiàn)在LaF3 CNCs中存在兩種不同的自組裝結(jié)構(gòu)。這兩種自組裝結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于體系中的兩種表面活性劑。第一種表面活性劑為油酸分子，油酸分子結(jié)合

5、在納米盤(pán)的<001>晶面上，因此單分散LaF3納米盤(pán)在能夠形成“face-to-face”結(jié)構(gòu)的盤(pán)簇。第二種表面活性劑為在進(jìn)一步自組裝形成CNCs時(shí)加入的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，自組裝成CNCs之后，我們發(fā)現(xiàn)LaF3納米盤(pán)表現(xiàn)出多種自組裝形式。通過(guò)對(duì)LaF3納米盤(pán)摻雜了鑭系元素，測(cè)試發(fā)現(xiàn)LaF3∶Yb，Er/Tm CNCs所發(fā)出的激光明顯強(qiáng)于單分散的LaF3納米盤(pán)所發(fā)出的光。而LaF3 CNCs擁有的微孔性質(zhì)，使其裝載分子或者