功能化掺杂包覆结构纳米微粒的制备及性能研究

摘要

近十几年来，纳米科技得到迅猛发展，广泛渗透于各个学科领域，形成了一系列既相对独立又相互联系的分支学科，其中由纳米科学、生物学和医学交叉结合形成的纳米生物医学是最引人注目、最有生命力的发展方向之一。纳米半导体荧光微粒具有吸收谱宽、荧光半高宽窄、能够用一种波长的光源激发多种波长荧光的的光学性质，作为生物标记物其性能超越目前普遍使用的有机染料标记物，被广泛应用于荧光标记探针的制备与成像、荧光能量转移等研究中。因此生物医用功能半导体纳米微粒的制备与应用目前最受人们关注。本论文工作主要进行包覆结构的掺杂型荧光纳米微粒的合成、光学性质和表面修饰技术的研究，为开发新型纳米微粒生物标记物提供必要的材料基础。 本文的主要工作和相关结论如下： 1，采用反向微乳液法制备了ZnS∶Mn纳米微粒；用ZnS和CdS对ZnS∶Mn纳米颗粒进行了表面包覆，通过XRD和PL研究了所制得的纳米微粒的结构及光学性能，证实了包覆结构的ZnS∶Mn/ZnS和ZnS∶Mn/CdS纳米微粒的形成； 2，分析了ZnS包覆层和CdS壳层厚度对发光性质的影响；发现适当的ZnS和CdS包覆层都能很好地修饰ZnS∶Mn和ZnS∶Cu纳米微粒，最大能使主发射峰强度增强3倍； 3，根据包覆层厚度、包覆速度对纳米微粒光学性质的影响，建立了包覆结构的ZnS∶Mn/CdS和ZnS∶Mn/ZnS纳米微粒的发光机理； 4，在微乳液体系中，使用巯基乙酸和硅烷偶联剂对ZnS∶Mn/ZnS和ZnS∶Mn纳米微粒进行了表面修饰，通过IR证实修饰后的纳米微粒带上了羧基和氨基，PL显示巯基乙酸和二氧化硅的修饰不仅改善纳米微粒的水溶性而且有效提高其荧光强度； 5，通过羧基与氨基的脱水缩合，成功地实现了纳米微粒与铁转移蛋白的偶联，为纳米微粒应用于生物标识提供了有效的手段。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究背景

1.2 Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米微粒的研究进展及其存在的问题

1.3本课题的研究思路

1.4本课题的研究内容

参考文献

第二章文献综述

2.1半导体纳米微粒的光学特征

2.2半导体纳米微粒的合成

2.2.1溶胶-凝胶法

2.2.2微乳液法

2.2.3水热/溶剂热法

2.2.4离子络合法

2.2.5金属有机法

2.3应用于生物医学的半导体纳米微粒的研究进展

2.3.1生物成像

2.3.2免疫荧光技术

2.3.3 DNA识别

2.3.4量子点应用于药物研究

2.4半导体纳米微粒表面修饰的研究进展

2.4.1纳米微粒表面无机分子修饰

2.4.2纳米微粒表面有机分子修饰

2.5纳米微粒偶联生物分子的方式

2.5.1双功能分子连接

2.5.2依靠静电吸引连接

2.5.3疏水相互作用连接

2.5.4依靠硅烷偶联剂连接

2.6研究展望

参考文献

第三章CdS、ZnS包覆的ZnS：Mn纳米微粒的制备及发光性能

3.1实验部分

3.1.1试剂与药品

3.1.2测试仪器

3.1.3 CdS、ZnS包覆的ZnS：Mn纳米微粒的制备

3.2结果与讨论

3.2.1 ZnS：Mn/CdS,ZnS：Mn/ZnS纳米微粒包覆结构的确认

3.2.2 CdS包覆层的厚度对ZnS：Mn/CdS发射光谱的影响

3.2.3包覆速度对ZnS：Mn/CdS纳米颗粒发射光谱的影响

3.2.4 ZnS包覆层的厚度对ZnS：Mn/ZnS发射光谱的影响

3.2.5包覆速度对ZnS：Mn/ZnS纳米颗粒发射光谱的影响

3.2.6包覆结构ZnS：Mn纳米颗粒的发光机理

3.3本章小节

参考文献

第四章ZnS：Mn/ZnS纳米微粒表面的巯基乙酸修饰

4.1实验部分

4.1.1试剂与药品

4.1.2测试仪器

4.1.3巯基乙酸(TGA)修饰ZnS：Mn/ZnS纳米微粒的制备

4.1.4巯基乙酸(TGA)修饰ZnS：Mn/ZnS纳米微粒偶联铁转移蛋白

4.2结果与讨论

4.2.1巯基乙酸修饰ZnS：Mn/ZnS纳米微粒的确认

4.2.2巯基乙酸修饰ZnS：Mn/ZnS纳米微粒的光学性能

4.2.3巯基乙酸添加量对ZnS：Mn/ZnS纳米微粒光学性能的影响

4.2.4巯基乙酸修饰ZnS：Mn/ZnS纳米微粒的水溶性

4.2.5巯基乙酸修饰ZnS：Mn/ZnS纳米微粒偶联铁转移蛋白的初步尝试

4.3本章小节

参考文献

第五章ZnS：Mn纳米微粒的二氧化硅表面修饰

5.1实验部分

5.1.1试剂与药品

5.1.2测试仪器

5.1.3二氧化硅(SiO2)修饰ZnS：Mn纳米微粒

5.1.4二氧化硅(SiO2)及γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)修饰ZnS：Mn纳米微粒

5.1.5氨基化ZnS：Mn/SiO2纳米微粒偶联铁转移蛋白

5.2结果与讨论

5.2.1 ZnS：Mn/SiO2及氨基化ZnS：Mn/SiO2纳米微粒的结构确认

5.2.2 ZnS：Mn/SiO2及氨基化ZnS：Mn/SiO2纳米微粒的光学性能

5.2.3氨基修饰ZnS：Mn/SiO2纳米微粒的水溶性

5.2.4氨基修饰ZnS：Mn/SiO2纳米微粒偶联铁转移蛋白的初步尝试

5.3本章小节

参考文献

第六章结论

攻读硕士学位期间发表论文

致谢