TiO-,2-納米晶溶膠的制備及其光致發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf

1、量子點(diǎn)(半導(dǎo)體納米晶)具有有機(jī)熒光探針不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。納米二氧化鈦(TiO2)作為一種研究較早的半導(dǎo)體納米材料，目前對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的研究主要集中在光催化、光電轉(zhuǎn)換等方面。TiO2屬于直接躍遷禁阻的半導(dǎo)體，因此這種發(fā)射的量子產(chǎn)率很低(通常為10-3數(shù)量級(jí))。常規(guī)制備方法所得產(chǎn)物粒徑往往遠(yuǎn)大于其玻爾半徑，而且影響其發(fā)光的因素眾多，各因素之間還常存在相關(guān)性，這就導(dǎo)致有關(guān)TiO2納米粒子光致發(fā)

2、光的報(bào)道至今還眾說(shuō)紛紜，缺乏共識(shí)，這在一定程度上限制了納米TiO2光致發(fā)光性能潛在的應(yīng)用。 本論文以半導(dǎo)體量子點(diǎn)的理論和應(yīng)用研究作指導(dǎo)，結(jié)合納米TiO2自身的理化特性，采用鈦酸四丁酯醇相強(qiáng)迫水解法制備了TiO2納米晶溶膠。借助透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡和X-射線粉末衍射儀等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，考察了一系列制備條件和外部環(huán)境對(duì)TiO2納米晶發(fā)光性能的影響，并對(duì)相關(guān)影響的可能機(jī)理進(jìn)行了討論。另外，以硫酸奎寧為參比物，測(cè)定了TiO

3、2納米晶的發(fā)光量子產(chǎn)率，參照中國(guó)藥典(2000版)，對(duì)溶膠中TiO2的含量進(jìn)行了測(cè)定。最后嘗試將上述制備的TiO2納米晶作為探針，對(duì)藥用脂質(zhì)體進(jìn)行了熒光標(biāo)記。 本論文的主要內(nèi)容可以概括如下：1.制備在氮?dú)鈿夥罩?，將Ti(OC4H9n)4緩慢滴加到由低碳醇、濃硝酸和微量水組成的混合體系中，強(qiáng)烈電磁攪拌得到無(wú)色透明反應(yīng)前驅(qū)物；反應(yīng)前驅(qū)物在配有聚四氟乙烯內(nèi)罐的高壓釜中經(jīng)200℃熱處理得到TiO2納米晶溶膠；對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了相關(guān)物化性質(zhì)表征

4、，得出溶膠中TiO2晶粒為銳鈦礦型，粒徑不大于10nm；原子力顯微鏡照片表明反應(yīng)前驅(qū)物在熱壓過(guò)程中存在由無(wú)定形向晶型轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 2.發(fā)光性能考察實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)反應(yīng)前驅(qū)物進(jìn)行熱壓處理是納米TiO2溶膠室溫下能發(fā)光的決定性因素；一定范圍內(nèi)，熱壓時(shí)間的延長(zhǎng)與熱壓溫度的升高都能改善產(chǎn)物的發(fā)光性能；對(duì)于一元低碳醇，隨著碳鏈增長(zhǎng)TiO2納米晶發(fā)光強(qiáng)度降低，同時(shí)伴有最大發(fā)射波長(zhǎng)紅移；合適的反應(yīng)物用量都能使TiO2納米晶獲得最佳發(fā)光性能。另外

5、，TiO2納米晶所處外部環(huán)境也對(duì)其發(fā)光性能有重大影響。在諸多因素中，體系pH值和TiO2納米晶濃度的影響尤為顯著，且這二者對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的影響均呈非線性關(guān)系。TiO2納米晶在酸性環(huán)境中的發(fā)光強(qiáng)度較堿性環(huán)境中大，但pH值太低時(shí)也對(duì)其發(fā)光不利。TiO2納米晶濃度變化不僅影響其發(fā)光強(qiáng)度，而且會(huì)導(dǎo)致發(fā)光峰位移動(dòng)。論文中對(duì)各因素的影響機(jī)理也進(jìn)行了詳細(xì)討論。 3.量子產(chǎn)率及含量測(cè)定以硫酸奎寧作參比物，測(cè)得TiO2納米晶的熒光量子產(chǎn)率在激發(fā)波長(zhǎng)3

6、30～370nm范圍內(nèi)基本保持穩(wěn)定，約為0.21；采用絡(luò)合返滴定法對(duì)不同制備條件下得到的幾種TiO2溶膠進(jìn)行了定量測(cè)定，所得結(jié)果與前面性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論一致。 4.應(yīng)用論文最后我們嘗試以自制的TiO2納米晶溶膠標(biāo)記藥用脂質(zhì)體。空白脂質(zhì)體與標(biāo)記脂質(zhì)體的熒光顯微鏡照片對(duì)比顯示，用旋轉(zhuǎn)成膜法成功實(shí)現(xiàn)了TiO2納米晶對(duì)脂質(zhì)體的標(biāo)記，在熒光顯微鏡下可以觀察到較清晰的熒光圖像。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TiO2納米晶作為熒光探針用于脂質(zhì)體的標(biāo)記是可行