稀土离子掺杂上转换纳米颗粒的发光性质与荧光稳定化研究

摘要

随着精准医疗的发展，上转换纳米颗粒凭借其独特的优势在生命分析化学中的应用越来越广泛。在本论文采用溶剂热方法合成和具有核壳结构的上转换纳米颗粒，并研究核壳比对808 nm激发上转换发射光的影响；然后采用高温共沉淀的方法合成了油溶性纳米颗粒，通过简单的方法将其转变为水溶性纳米颗粒，并且研究了阿仑膦酸作为新的表面活性剂稳定性研究。主要取得的结果如下： （1）本文以乙二醇(EG)为溶剂，聚乙烯亚胺(PEI)为表面活性剂，采用溶剂热法合成了多晶壳结构的上转换纳米颗粒(UCNPs)。通过HAADF元素分析和HRTEM确认多晶壳层的存在，壳层厚度用HRTEM直接观测和TEM粒径统计分布进行计算。通过调节壳层反应物的加入量，实现对外延生长的NaYF4:Yb, Nd活性壳层厚度的精确调控。研究发现，当多晶壳层厚度为1.7nm时，上转换发光强度达到最大，与上转换发光强度随单晶壳层厚度的单调递增的规律不同。可能原因是多晶活性壳层中的大量晶界，导致Yb-Yb长程能量传递过程中的能量损失率增高。 （2）我们采用高温共沉淀的方法合成了六方相的NaYF4上转换纳米颗粒，以PBS作为模拟生物体液，研究其在修饰不同配体时，UCNPs的上转换荧光性质随时间的变化规律。研究发现，双膦配体阿仑膦酸修饰UCNPs荧光稳定性处于第一梯队，单膦配体和SiO2保护层保护效果次之，其他非膦配体为第三梯队，仅略好于裸露的UCNPs。

目录

声明

第一章 绪论

1.1上转换材料优势

1.2 稀土掺杂上转换纳米颗粒在生物医学领域的应用

1.2.1 生物成像

1.2.2 生物治疗

1.2.3 智能载药

1.2.4 基于FRET体系的分析应用

1.2.5 上转换材料和其他材料复合协同治疗

1.3荧光上转换多功能纳米材料的表面修饰

1.3.1 直接修饰

1.3.2 间接修饰

1.4 上转换荧光材料激发波长调节

1.4.1 808 nm激发上转换荧光材料的合成

1.5 本文的选题依据、主要研究内容及创新点

第二章 多晶壳NaYF4纳米颗粒的808nm激发上转换发光性质研究

2.1 实验部分

2.1.1 主要实验试剂

2.1.2 主要实验仪器

2.1.3 NaYF4:Yb,Gd,Er纳米晶的制备

2.1.4 NaYF4:Yb,Gd,Er@xNaYF4:Yb,Nd纳米晶的制备

2.2 结果讨论

2.2.1 结构与形貌

2.2.2 光谱分析

2.3 结论

第三章 阿仑膦酸修饰上转换纳米颗粒稳定化研究

3.1 实验部分

3.1.1 主要实验试剂

3.1.2 主要实验仪器

3.1.3 NaYF4:Yb,Er纳米晶合成

3.1.4 无配体NaYF4:Yb,Er纳米晶合成

3.1.4 阿仑膦酸修饰NaYF4:Yb,Er纳米晶合成

3.1.5 其他配体修饰NaYF4:Yb,Er纳米晶合成

3.1.6 NaYF4:Yb,Er@SiO2核壳结构制备

3.1.7 阿仑膦酸修饰NaYF4:Yb,Er纳米晶表面氨基测定

3.1.8 不同表面活性剂修饰NaYF4:Yb,Er纳米晶稳定性实验

3.1.9阿仑膦酸修饰上转换纳米颗粒和TAMRA-NHS染料反应

3.2 结果讨论

3.2.1 高温共沉淀法合成UCNPs表征

3.2.2 表面去油酸表征

3.2.3 阿仑膦酸修饰纳米颗粒表征及表面氨基测定

3.2.4 单颗纳米晶表面阿仑膦酸数定量

3.2.5 不同表面活性剂稳定性研究

3.2.6 阿仑膦酸修饰纳米颗粒在FRET上的应用

3.3 结论

第四章 总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间的研究成果