YVO4:Eu纳米粒子的合成及其在荧光共振能量转移中的应用

摘要

近年来，以稀土荧光纳米材料作为标记物质的分析检测技术引起了研究人员广泛的兴趣。稀土荧光纳米材料因其优异和独特的光学性能，如Stokes位移大、荧光发射强度高、半峰宽窄和荧光寿命长等，在高清晰度显示、集成光学系统、固体激光器、生物分析和医学诊断等诸多领域显示了重要的应用前景，将其作为探针测定生物分子，可大大提高分析的灵敏度和选择性。
　　基于有机试剂分子中羧基与稀土离子间的配位作用，建立了一种镧系掺杂纳米微粒的原位表面修饰方法，通过单步反应制备了聚丙烯酸包覆的水溶性YVO4∶Eu纳米颗粒。考察了实验条件对合成粒子荧光性能的影响，确定了最佳合成条件为:稀土离子总量和Na3VO4的摩尔比为1∶1，Eu3+掺杂百分比为0.25，加入PAA的体积分数为0.6，反应溶液的pH为9.5，反应温度150℃，反应时间4h。测得合成粒子的荧光寿命为0.709ms，量子产率为6.27％，粒子溶液荧光性能稳定。
　　对合成的YVO4∶Eu纳米粒子进行了表征，根据荧光光谱可知，YVO4∶Eu在618nm处出现最强发射峰，对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁;红外光谱实验表明，合成粒子表面包覆了聚丙烯酸;XRD实验表明，合成了四方晶系YVO4∶Eu晶体，平均晶粒度为22.4nm;TEM测试表明合成的纳米颗粒大小均一，分散性良好。
　　将YVO4∶Eu粒子作为荧光共振能量转移体系的能量供体，建立了定量检测孔雀石绿的新方法。当溶液的pH为5.0，YVO4∶Eu的浓度为2.0×10-5mol·L-1时，孔雀石绿的浓度和合成粒子溶液荧光强度的关系符合修正的Stern-Volmer方程，线性方程为1gI=2.965-0.185c，相关系数R为0.9973，线性范围为5.00×10-5～5.00×10-3g·L-1，方法的检出限为2.0×10-5g·L-1。对水样进行加标回收实验，回收率良好。
　　用合成的YVO4∶Eu粒子和荧光藻蓝蛋白组成荧光共振能量转移体系，初步研究了两者之间的相互作用。当YVO4∶Eu粒子和藻蓝蛋白浓度分别为2.0×10-5mol·L-1和0.010mg·mL-1时，加入200μL EDC活化2h能量转移效率最大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 纳米材料

1．1．1 纳米发光材料

1．1．2 几种纳米发光标记物质

1．2 稀土发光纳米材料

1．2．1 稀土发光纳米材料的发光机理

1．2．2 稀土发光纳米材料的制备

1．2．3 稀土发光纳米材料的表征

1．2．4 稀土发光纳米材料的表面修饰

1．2．5 稀土发光纳米材料的应用

1．3 荧光共振能量转移

1．3．1 荧光共振能量转移技术简介

1．3．2 荧光共振能量转移供受体对的研究进展

1．3．3 荧光共振能量转移技术的应用

1．4 本研究的意义和主要内容

第2章 YVO4：Eu荧光纳米粒子的合成与表征

2．1 实验仪器和试剂

2．2 实验内容

2．2．1 主要试剂的配制

2．2．2 YVO4：Eu纳米粒子的合成

2．2．3 YVO4：Eu纳米粒子的纯化

2．2．4 YVO4：Eu纳米粒子的表征

2．3 结果和讨论

2．3．1 YVO4：Eu纳米粒子的荧光激发及发射光谱

2．3．2 合成条件的选择

2．3．3 YVO4：Eu纳米粒子的纯化

2．3．4 YVO4：Eu纳米粒子的外观及其特征红光

2．3．5 量子产率的计算

2．3．6 荧光寿命的测定

2．3．7 YVO4：Eu纳米粒子的稳定性考察

2．3．8 YVO4：Eu纳米粒子的分散性考察

2．3．9 YVO4：Eu纳米粒子的X射线衍射图(XRD)

2．3．10 YVO4：Eu纳米粒子的透射电子显微镜成像(TEM)

2．3．11 YVO4：Eu粒子的粒度分布

2．3．12 YVO4：Eu纳米粒子的红外谱图(IR)

2．4 本章小结

第3章 基于荧光共振能量转移体系测定孔雀石绿的研究

3．1 实验仪器和试剂

3．2 实验方法

3．2．1 主要试剂的配制

3．2．2 分析方法

3．3 结果和讨论

3．3．1 YVO4：Eu的发射光谱和孔雀石绿的吸收光谱

3．3．2 孔雀石绿对YVO4：Eu纳米粒子荧光强度的影响

3．3．3 测定条件的优化

3．3．4 标准曲线的线性范围和检出限

3．3．5 共存离子的影响

3．3．6 水样测定和回收率实验

3．4 小结

第4章 YVO4：Eu纳米粒子与藻蓝蛋白的作用研究

4．1 实验仪器和试剂

4．2 实验方法

4．2．1 主要试剂的配制

4．2．2 YVO4：Eu纳米粒子与藻蓝蛋白的共价偶联

4．3 结果与讨论

4．3．1 YVO4：Eu粒子溶液和藻蓝蛋白的荧光光谱

4．3．2 YVO4：Eu纳米粒子与藻蓝蛋白的荧光共振能量转移

4．4 小结

第5章 结论

参考文献

致谢