鑭系摻雜BaLnF5-KLnF4(Ln=Gd,Y,Yb)納米晶的可控合成及其光學(xué)性能研究.pdf

1、稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料因其獨(dú)特的上轉(zhuǎn)換光學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于激光、三維顯示和生物成像等領(lǐng)域。在稀土發(fā)光材料研究中，MLnF(M=Na,K，Ba)體系被認(rèn)為是優(yōu)異的基質(zhì)材料，然而Yb3+/Ho3+摻雜的該體系納米材料以高能量綠光發(fā)射為主，這極大的限制了其在生物活體成像方面的應(yīng)用。相比于綠光，紅光具有更深的組織穿透性并且對(duì)生物組織損害小，因此具有高效率紅光及近紅外發(fā)射(650-850 nm)的稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料在生物深組織活體成像方面具

2、有重要應(yīng)用前景?；诖?，本論文旨在構(gòu)建具有純紅光發(fā)射及高發(fā)光效率的納米材料，并實(shí)現(xiàn)其生物成像應(yīng)用。具體內(nèi)容如下:
　　(1)采用油酸為穩(wěn)定劑的水熱合成法，成功合成了Yb3+/Ho3+/Ce3+摻雜的BaLnF5(Ln=Gd，Y)納米材料。使用 X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)其進(jìn)行了表征，結(jié)果揭示所合成的Yb3+/Ho3+/Ce3+共摻的BaGdF5/BaYF5納米晶具有立方相結(jié)構(gòu)且形貌尺寸較為均勻。另外，研究了

3、Ce3+摻雜對(duì)BaGdF5/BaYF5納米晶發(fā)光性能的影響，結(jié)果顯示，通過(guò)調(diào)節(jié)Ce3+摻雜濃度能成功實(shí)現(xiàn)納米材料發(fā)光顏色從綠光到紅光的調(diào)控，并實(shí)現(xiàn)了純紅光的發(fā)射。這些研究結(jié)果為制備新型的顏色可控及純紅光發(fā)射納米材料提供了新的思路，為生物成像應(yīng)用提供了新型的純紅光發(fā)射納米探針。
　　(2)采用水熱法合成了單分散性好的Li+/Yb3+/Er3+共摻KGdF4納米晶，并系統(tǒng)研究了不同Li+摻雜濃度對(duì)納米晶上轉(zhuǎn)換光學(xué)性質(zhì)的影響。掃描電子顯

4、微鏡(SEM)、TEM結(jié)果顯示低濃度Li+摻雜對(duì)納米晶結(jié)構(gòu)如晶相、形貌沒(méi)有明顯影響。但是調(diào)節(jié)Li+摻雜濃度可以提高發(fā)光效率并且增強(qiáng)發(fā)光紅綠比，研究表明摻雜1％Li+的納米晶發(fā)光最強(qiáng)，而且此時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度是沒(méi)有摻雜Li+時(shí)候的12.51倍，發(fā)光紅綠比是沒(méi)有摻雜Li+的1.76倍。這主要是由于Li+的摻雜改變了納米晶的對(duì)稱(chēng)晶場(chǎng)和晶體結(jié)構(gòu)。所以低濃度Li+摻雜的方法可以提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率和成功實(shí)現(xiàn)發(fā)光紅綠比的增強(qiáng)。
　　(3)采用鹽酸處理

5、的方法，將前面合成的純紅光發(fā)射的20％Yb3+/2％Ho3+/30％Ce3+摻雜BaGdF5油溶性納米材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘募{米材料。由于其優(yōu)異的純紅光發(fā)射，我們成功實(shí)現(xiàn)了該納米探針的高對(duì)比度/高靈敏性的上轉(zhuǎn)換光學(xué)生物成像，研究表明該納米探針在體內(nèi)主要分布于肝臟、脾臟和肺部。此外，由于Ba及稀土元素優(yōu)異的X射線吸收性質(zhì)，還成功實(shí)現(xiàn)了該納米探針的X射線生物成像。這些結(jié)果顯示我們所合成的純紅光納米材料由于其優(yōu)異的多功能特性，而被認(rèn)為是理想的生物