發(fā)布時(shí)間：2020-07-17 07:56

【摘要】：近年來(lái)稀土基納米材料由于其優(yōu)異的熒光性能引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。依據(jù)發(fā)光機(jī)理,稀土基納米材料可以分為下轉(zhuǎn)換和上轉(zhuǎn)換熒光材料。對(duì)于下轉(zhuǎn)換材料,本論文通過(guò)改善合成條件,用簡(jiǎn)單快捷的合成方法合成了鑭系摻雜的稀土釩酸鹽納米粒子,詳細(xì)研究其熒光性質(zhì),并針對(duì)熒光性質(zhì)開(kāi)發(fā)了一系列的相關(guān)應(yīng)用。對(duì)于上轉(zhuǎn)換材料由于其特殊的熒光性能,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì),本論文嘗試合成小尺寸、高質(zhì)量、高熒光效率、多功能的稀土基上轉(zhuǎn)換熒光納米材料用于生物多模成像。第一章是緒論部分,論文介紹了稀土基熒光納米材料的熒光機(jī)理、合成方法、發(fā)展現(xiàn)狀以及選題目的和意義。第二章,我們利用簡(jiǎn)單、快速、綠色的微波輔助加熱的方法合成了高水溶性的鑭系離子摻雜的四方相LaVO_4納米粒子。納米粒子的平均尺寸約43 nm。LaVO_4:Ln納米粒子水溶液在紫外激發(fā)下表現(xiàn)出了優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)(LaVO_4:10%Eu為明亮的紅光,t-LaVO_4:0.5%Dy接近于白光)。用t-LaVO_4:Ln納米粒子的水溶液可以打印出多色熒光防偽圖案表明LaVO_4:Ln可以作為熒光墨水滿足不同的熒光防偽需求,而且設(shè)計(jì)的雙重高級(jí)防偽的二維碼可以在紫外燈下用手機(jī)直接掃描解譯,既方便又安全。同時(shí),LaVO_4:Ln納米粉末可以檢測(cè)不同基質(zhì)上的潛指紋,通過(guò)放大單個(gè)指紋,二級(jí)指紋詳細(xì)結(jié)構(gòu)都可以清晰地看到。第三章,通過(guò)微波輔助加熱的水熱法成功地合成了單分散鑭系離子摻雜的Y(Gd)VO_4納米粒子。合成過(guò)程中選擇聚丙烯酸(PAA)為表面活性劑得到的納米粒子具有很好水溶性。得到的Y(Gd)VO_4:Ln(Ln=Eu,Dy,Sm)納米粒子具有很好的熒光性能。由于其磁性和強(qiáng)X射線吸收能力,GdVO_4納米粒子可以作為計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和磁共振(MR)成像造影劑。為了改進(jìn)稀土釩酸鹽的合成方法,我們利用共沉淀法在室溫?cái)嚢璧臈l件下合成了高質(zhì)量、水溶性、具有良好形貌的YVO_4:Eu納米粒子,所得的YVO_4:Eu納米粒子的強(qiáng)烈紅色熒光發(fā)射可以被Cu~(2+)離子選擇性地淬滅,用于Cu~(2+)離子特異性檢測(cè),得到的檢測(cè)限為0.57μM。第四章,利用聚乙烯亞胺(PEI)為表面活性劑,乙二醇作為溶劑,微波輔助加熱合成了單分散,水溶性的鑭系摻雜BaYF_5納米粒子。通過(guò)改變?cè)牧系募尤氡?可以得到兩種形貌的納米粒子。Ce~(3+)和Ln~(3+)(Ln=Tb,Dy)共摻雜的BaYF_5納米粒子具有很好的多色下轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)。在980 nm激發(fā)下BaYF_5:Yb/Ln(Ln=Er,Tm,Ho)納米粒子的上轉(zhuǎn)換熒光性質(zhì)以及Yb~(3+)和Ln~(3+)之間的能量轉(zhuǎn)移被詳細(xì)地進(jìn)行了研究。為了提高納米粒子的生物兼容性,在納米粒子表面包覆了一層均勻的SiO_2殼層。細(xì)胞毒性測(cè)試(MTT實(shí)驗(yàn))表明合成的納米粒子具有低的細(xì)胞毒性。由于Ba元素的強(qiáng)X射線吸收能力,對(duì)不同濃度的BaYF_5:Ln納米粒子進(jìn)行了CT成像,得到了很好的CT信號(hào)。這些結(jié)果表明合成的納米粒子在光學(xué)和CT成像方面具有很大潛力。第五章,利用熱分解法合成了小于10 nm的核殼上轉(zhuǎn)換納米粒子,該納米粒子以Sr_2Lu F_7:Yb/Er為核,Sr_2GdF_7為中間殼,SrF_2為外層殼。所得的核殼納米粒子具有很好的結(jié)晶度、形貌和上轉(zhuǎn)換熒光性質(zhì)。利用PEI進(jìn)行改性,將得到的水溶性納米粒子用于體外細(xì)胞上轉(zhuǎn)換熒光成像,成像效果好而且沒(méi)有自體熒光。由于Gd~(3+)離子的存在,得到的納米粒子可以進(jìn)行小鼠體內(nèi)MR成像。更重要的是,此納米粒子由于強(qiáng)的X射線吸收能力,小鼠體內(nèi)CT成像表現(xiàn)出了良好的對(duì)比效果。這些結(jié)果表明得到的核殼結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米粒子作為上轉(zhuǎn)換熒光、MR和CT成像顯像劑具有很大的潛能。最后一章是總結(jié),本論文對(duì)稀土基熒光納米材料從可控合成到相關(guān)應(yīng)用,特別是多模生物成像應(yīng)用,進(jìn)行了較為全面的研究。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1
【圖文】：

（a）常用幾種稀土離子的部分能級(jí)圖（典型發(fā)射能級(jí)標(biāo)見(jiàn)區(qū)內(nèi)部分稀土能級(jí)的躍遷[10]發(fā)光納米材料的發(fā)光調(diào)控光機(jī)理，稀土基熒光納米材料的發(fā)光機(jī)理可以分為兩種，發(fā)光。下轉(zhuǎn)換發(fā)光遵循的是斯托克斯定律，就是將高能量子的過(guò)程。上轉(zhuǎn)換發(fā)光呈現(xiàn)一種反斯托克斯定律的非線或者兩個(gè)以上的低能量光子，發(fā)射出一個(gè)高能量光子的過(guò)米材料中，上、下轉(zhuǎn)換發(fā)射光過(guò)程可以通過(guò)摻雜離子的種主體基質(zhì)中含有稀土離子易于鑭系離子的摻雜，因?yàn)樗邢嗤�，所以摻雜的離子取代的是原主體基質(zhì)自身稀土

調(diào)節(jié) Dy3+，Eu3+和 Sm3+的摻雜濃度得到的多色下轉(zhuǎn)換發(fā)光的 YVO4]，（b）調(diào)節(jié)發(fā)光中心的種類得到的多色下轉(zhuǎn)換發(fā)光的 NaGdF4納米（c）調(diào)節(jié) Er3+和 Yb3+得到的多色上轉(zhuǎn)換 NaYF4發(fā)光納米粒子[59]ang 和 Liu 通過(guò)增加了 Tm3+的摻雜濃度，增強(qiáng)了 NaYF4:Yb,Tm 納外發(fā)射[59]。除了近紅外到近紅外，近紅外到可見(jiàn)的發(fā)射，張勇等人 NaYF4:Yb,Tm 的近紅外到紫外的上轉(zhuǎn)換發(fā)射[62]。Ho3+離子也是上粒子很重要的一部分。Ho3+離子也有兩個(gè)特征的譜帶：綠5F4→5I8）和紅色發(fā)射（5F5→5I8）。同樣的，增加敏化劑 Yb3+的濃度發(fā)射強(qiáng)度比也會(huì)隨之增加[63]。最近又出現(xiàn)了新的方法來(lái)調(diào)控上轉(zhuǎn)如在體系中引入非稀土離子或者開(kāi)發(fā)新的基質(zhì)材料。例如在體系，Bi3+離子，可以調(diào)節(jié) Er3+離子的紅/綠發(fā)射比[64-65]。單帶發(fā)射，追光，也是上轉(zhuǎn)換研究的一部分。在一些新的基質(zhì)中，如 KMnF、N

第 1 章 緒 論射很弱的體系再包一層惰性的殼層，便會(huì)增強(qiáng)其發(fā)射。一般來(lái)說(shuō)，摻雜離子是要控制在低濃度的，否則非輻射躍遷會(huì)讓其熒光減弱，而最近iu 組相繼報(bào)道了，在純的 NaErF4為核，包一層惰性的殼層 NaYF4實(shí)現(xiàn)色熒光發(fā)射[71-72]。不僅如此，基于核殼結(jié)構(gòu)涉及到的核與殼層之間的能 同 樣 可 以 實(shí) 現(xiàn) 多 色 發(fā) 射[73]。 如 圖 1.4 所 示 ， Liu 等 人 設(shè)dF4:Yb/Tm@NaGdF4:X （X = Tb，Eu，Dy 或 Sm），說(shuō)明 Tm3+發(fā)射的上可以通過(guò)核殼結(jié)構(gòu)基質(zhì)中的 Gd3+離子傳遞給激活離子 X，發(fā)射出 X 的，最后的發(fā)光是 Tm3+與 X 的復(fù)合光。因?yàn)?Er3+和 Ho3+都有紅色和綠色帶，Tm3+有藍(lán)色發(fā)射帶，所以 Er3+或 Ho3+與 Tm3+可以成功地復(fù)合出白[74-75]，上轉(zhuǎn)換白色發(fā)射在白光 LED 領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭雨軒;;蛋白質(zhì)基納米材料分析[J];科技風(fēng);2016年20期

2 劉全吉;;我國(guó)在金基納米材料分析應(yīng)用方面取得新進(jìn)展 可用于農(nóng)產(chǎn)品及飼料質(zhì)量安全等領(lǐng)域[J];農(nóng)村科學(xué)實(shí)驗(yàn);2017年03期

3 應(yīng)博;;炭基納米鐵粉對(duì)土壤中2,4-二氯苯氧乙酸去除的研究[J];環(huán)境污染與防治;2017年02期

4 喻添舊;;哥打基納巴魯 一日微縮他鄉(xiāng)生活[J];風(fēng)景名勝;2015年09期

5 ;玻璃基納米孔跨尺度制造的關(guān)鍵技術(shù)與基礎(chǔ)理論的研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2014年17期

6 彭英才,傅廣生,王英龍,尚勇;提高摻鉺硅基納米材料發(fā)光效率的探索[J];人工晶體學(xué)報(bào);2005年01期

7 胡梅興;烏克蘭新總理阿·基·基納赫[J];國(guó)際資料信息;2001年07期

8 杜會(huì)靜,傅廣生,彭英才;硅基納米材料制備技術(shù)的新進(jìn)展[J];微細(xì)加工技術(shù);2000年03期

9 ;氯乙烯基納米復(fù)合材料組合物及其制備方法[J];齊魯石油化工;2017年01期

10 富笑男;趙先林;宋友林;李新建;;利用硅模板制備硅基納米體系的研究進(jìn)展[J];河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 左永;許婷婷;宋吉明;;油相合成硒基納米材料及其熱電性質(zhì)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——L能源材料化學(xué)[C];2015年

2 何燕萍;殷政;譚衍曦;曾明華;;一例鈷基納米孔材料在溶劑誘導(dǎo)下出現(xiàn)的單鏈磁行為[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第08分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 馬智超;徐智謀;鄒超;;硅基納米線的太赫茲發(fā)射研究[A];全國(guó)第十四屆紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集[C];2013年

4 王亮;張海燕;余雪睛;徐娟;;多孔鉑基納米功能材料電化學(xué)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第37分會(huì)：能源納米科學(xué)與技術(shù)[C];2014年

5 潘瑋;楊鵬飛;李光;;聚合物共混技術(shù)制備酚醛基納米碳纖維[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（6）[C];2007年

6 楊國(guó)麗;張公正;李歡軍;;粘土基納米銀復(fù)合水凝膠的制備及性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第15分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 馬建中;范倩倩;徐群娜;郭從盛;;殼聚糖基納米膠囊的制備及其應(yīng)用研究新進(jìn)展[A];2014中國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇摘要集[C];2014年

8 張林鄂;李向清;康詩(shī)釗;穆勁;;卟啉基納米復(fù)合物的制備及性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十一屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

9 傅廣生;于威;杜會(huì)靜;彭英才;李社強(qiáng);鄭志遠(yuǎn);;硅基納米材料的激光燒蝕沉積及其特性分析[A];第九屆全國(guó)發(fā)光學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2001年

10 高秋明;;無(wú)機(jī)基納米復(fù)合材料制備和高性能探索[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)無(wú)機(jī)與配位化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)駐馬尼拉記者 王傳軍;走進(jìn)馬里基納鞋博物館[N];光明日?qǐng)?bào);2011年

2 李峻;烏克蘭考慮出租本國(guó)天然氣貯存設(shè)施[N];中國(guó)石化報(bào);2006年

3 杜文杰;佩喬恩基納：52秒34[N];中國(guó)體育報(bào);2003年

4 記者 蔡朝陽(yáng);捷克維索基納州回訪 深化項(xiàng)目合作對(duì)接[N];湖北日?qǐng)?bào);2015年

5 王薇;遭雷擊失眠8年,竟發(fā)現(xiàn)失眠亦可享受[N];新華每日電訊;2006年

6 本報(bào)駐烏克蘭記者 劉志海;烏克蘭新總理力主深化改革[N];人民日?qǐng)?bào);2001年

7 記者 呂曉明;“基納瑞克斯”打造生物醫(yī)藥龍頭[N];牡丹江日?qǐng)?bào);2011年

8 王俊鳴;美找到精確制備硅基納米導(dǎo)線方法[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

9 記者 蔡木子;共推兩地加深人文經(jīng)貿(mào)合作[N];長(zhǎng)江日?qǐng)?bào);2015年

10 記者 劉霞;多層二維硅基納米材料研制成功[N];科技日?qǐng)?bào);2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳正艷;銀基納米材料的可控合成及其電催化性能的研究[D];華東師范大學(xué);2018年

2 陳彩玲;稀土基納米材料的可控制備及其發(fā)光應(yīng)用探索[D];吉林大學(xué);2018年

3 陸雙龍;Pt基納米催化劑的可控合成及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2018年

4 劉楊;二氧化鈦基納米片層的改性和光催化性能研究[D];武漢大學(xué);2014年

5 鄒斌;新型自增韌氮化硅基納米復(fù)合陶瓷刀具及性能研究[D];山東大學(xué);2006年

6 劉巖;金基納米材料在放射腫瘤學(xué)中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所);2016年

7 陳飛臺(tái);TiO_2基納米結(jié)構(gòu)的吸附與光催化性能研究[D];武漢大學(xué);2013年

8 張宇光;覆蓋聚合物的硅基納米梁腔及應(yīng)用的研究[D];浙江大學(xué);2017年

9 程大莉;木基納米復(fù)合材料加工工藝及光催化性能研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2010年

10 張朵;基于同步輻射吸收譜的鉑基納米材料表征及在催化中的應(yīng)用[D];蘇州大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李冬寧;二元鈀基納米材料的可控合成及電催化方面的應(yīng)用[D];蘇州科技大學(xué);2018年

2 李正一;木質(zhì)素基納米碳纖維的制備及電化學(xué)性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2018年

3 白雪;鈷基納米材料的可控合成、表面修飾及電催化性能研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2018年

4 陳長(zhǎng)鳳;銀基納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成及其可見(jiàn)光催化性能研究[D];江西師范大學(xué);2018年

5 王永南;蓖麻油基納米六方氮化硼流體潤(rùn)滑性能及其在切削中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2018年

6 嚴(yán)偉;鈀基納米復(fù)合材料的制備及其電催化性能研究[D];華南理工大學(xué);2018年

7 王海燕;氣液界面制備WO_3基納米材料及相關(guān)性能研究[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2018年

8 宋賀;銻基納米復(fù)合材料的制備及其及其電化學(xué)性能的研究[D];青島科技大學(xué);2018年

9 宋慧;MoS_2基納米材料的制備及其去除水中Cr（Ⅵ）的研究[D];青島科技大學(xué);2017年

10 吉鴻飛;介孔磁性MOF基納米復(fù)合材料的合成及其傳感性能研究[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2017年

本文編號(hào)：2759173