NaYF4-Yb，Er上轉(zhuǎn)換納米晶的制備和性能研究.pdf

1、稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米顆粒通過多光子吸收機制能將近紅外激發(fā)光轉(zhuǎn)換為可見光輻射，特別是應(yīng)用于生物領(lǐng)域獨具優(yōu)勢。具有信噪比高、穿透深度深、化學(xué)穩(wěn)定性高、發(fā)光穩(wěn)定性好、毒性低等優(yōu)點。高沸點溶劑中的共沉淀法是目前NaReF4上轉(zhuǎn)換納米顆粒的常用制備方法，其制備產(chǎn)物具有形貌均勻、尺寸細(xì)小、結(jié)晶度高等特點，同時合成溫度較低，工藝相對簡單。但制備尺寸符合生物應(yīng)用要求的超細(xì)上轉(zhuǎn)換納米顆粒(＜10nm)仍是一個極具挑戰(zhàn)性的難題，需要對共沉淀法的合成過程和機

2、理進(jìn)行深入研究;其次，共沉淀法制備的納米顆粒表面吸附有機疏水基團(tuán)，用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域需要進(jìn)行表面親水性修飾。本文主要圍繞NaReF4上轉(zhuǎn)換納米晶的生長行為和表面親水性改性展開研究，獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　采用共沉淀法制備NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間對上轉(zhuǎn)換納米顆粒形貌、尺寸、晶體結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)溫度較低時只形成立方晶體結(jié)構(gòu)納米顆粒，隨著溫度升高，六方晶體結(jié)構(gòu)顆粒開始形核并長大;在3

3、05℃以上高溫下延長反應(yīng)時間，顆粒逐漸由立方向六方晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，最終全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱郊{米顆粒。因此NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒的合成機理為:率先形核的立方顆粒不斷溶解，再結(jié)晶形成六方晶體結(jié)構(gòu)納米顆粒，即溶解-再結(jié)晶生長機制。
　　同時，對比研究了不同基質(zhì)上轉(zhuǎn)換納米顆粒(NaYF4、NaGdF4、NaYbF4)的生長行為。發(fā)現(xiàn)NaGdF4合成過程中未出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程，在溫度較低及反應(yīng)初期則形成六方結(jié)構(gòu)納米顆粒;而N

4、aYbF4與NaYF4均出現(xiàn)立方-六方晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并且NaYbF4六方晶體結(jié)構(gòu)在305℃反應(yīng)60min后才出現(xiàn)，其形核進(jìn)程比NaYF4慢，且最終尺寸也較大。這是因為六方晶體結(jié)構(gòu)的NaYbF4的形成能低，故其形核率也較低，導(dǎo)致六方相形核晚，最終尺寸也較大。
　　另外，本文通過反相微乳液法在NaYF4∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米顆粒表面包覆二氧化硅殼層，用以改善其親水性，分別研究了各原料用量對二氧化硅殼層厚度及分散性的影響。發(fā)現(xiàn)表