金屬-上轉(zhuǎn)換復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究.pdf

1、在生物標記領(lǐng)域，近紅外光激發(fā)的稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料與有機染料分子和量子點相比表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。不僅具有獨特的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能和溫度傳感功能，而且化學(xué)穩(wěn)定性強、量子產(chǎn)率高、毒性低，同時可避免生物組織背景熒光的影響。但目前效率最高的上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料——六方相NaYF4∶Yb3+，Er3+的量子效率也僅為0.3％(粒徑30nm，激發(fā)功率為150Wcm-2)。這很大程度上限制了上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
　　金屬納米材料表

2、面自由電荷在外加電磁場激發(fā)下可產(chǎn)生特殊的表面等離子共振效應(yīng)，顯著增強其周圍局域電磁場，并使處于電磁場內(nèi)的熒光分子光譜強度顯著增強。此外，表面等離子共振還可引發(fā)光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)，用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光熱治療。因此，結(jié)合金屬納米材料和上轉(zhuǎn)換納米材料的特性，制備金屬，上轉(zhuǎn)換復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，不僅可增強上轉(zhuǎn)換納米材料的發(fā)光效率，而且可實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光、溫度傳感及光熱治療的多功能集成。
　　金納米棒由于其表面等離子共振具有各向異性，產(chǎn)生的共振吸收光譜分

3、裂為橫向模式和縱向模式兩個吸收峰，分別與NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜產(chǎn)生光譜重疊，可從增加上轉(zhuǎn)換輻射躍遷幾率以及提高激發(fā)效率兩個方面同時增強光譜。因此，本論文選用金納米棒與NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒制備復(fù)合結(jié)構(gòu)，并對其多功能集成效果進行探索。主要工作包括:
　　1.采用晶種法制備金納米棒，根據(jù)TEM、UV-vis表征結(jié)果，對比十六烷基芐基二甲基氯化銨(BDAC)和5-溴代水楊酸

4、兩種添加劑對金納米棒生長的輔助效果，發(fā)現(xiàn)5-溴代水楊酸可顯著提高金納米棒的形貌均勻性及棒狀顆粒的產(chǎn)率，并制備得到長徑比為2.8～6.0，共振吸收峰為600～1000nm的金納米棒。成功采用胱胺分子修飾金納米棒使其表面帶氨基，發(fā)現(xiàn)胱胺分子修飾并不影響金納米棒的表面等離子共振效應(yīng)及其在水中分散性，且有利于生物應(yīng)用及復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備。
　　2.采用熱分解法制備NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆，并通過調(diào)節(jié)摻雜離子Gd3+的濃度、反

5、應(yīng)溶劑比例及稀土醋酸鹽前驅(qū)體的比例調(diào)控上轉(zhuǎn)換納米顆粒的尺寸。TEM、XRD及熒光光譜表征結(jié)果證明，所合成上轉(zhuǎn)換納米顆粒具有良好的結(jié)晶度及上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。分別以表面配體氧化法及表面配體交換法改性NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒，使其表面帶羧基以實現(xiàn)水溶性和生物相容性。TEM、FTIR及熒光光譜等表征結(jié)果表明，表面配體交換法的表面改性效果較好。
　　3.探索金棒-上轉(zhuǎn)換復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的制備方法并研究其多功能集成。TEM結(jié)果表