稀土元素掺杂上转换纳米材料在卫生分析领域中的应用

稀土元素掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具备反斯托克斯发光的独特转换性质,具有光学/化学稳定性好、荧光寿命长、激发光生物组织穿透深度大,且对组织损伤小等显著优点,近年来在卫生分析领域的研究和应用获得了广泛的关注。本文重点综述了REEs-UCNPs对卫生样品中金属离子、有机小分子、激素、生物毒素、活性氧自由基和生物大分子等分析检测的最新研究成果及进展,展望了REEs-UCNPs进一步的研究开发及应用。

稀土掺杂上转换纳米材料在金属离子检测领域中的应用

重点综述了基于稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)构建荧光共振能量转移(FRET)体系或发光共振能量转移(LRET)体系来实现对金属离子定量分析检测的研究进展,并对REEs-UCNPs在生物医学、卫生分析和环境检测等领域应用的未来发展趋势进行了展望。

基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究

目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。

稀土掺杂上转换纳米材料在农药残留检测中的应用

随着农药应用的日益广泛,农药残留对人群健康和环境污染带来的潜在危害日益凸显出来。由于农药残留具有残留量低,样品基底成分复杂等特点,因此,构建对农药残留进行灵敏、准确、稳定、简便、快速的微量甚至痕量检测方法已成为一个热点研究领域。稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为一种非常重要的具备反斯托克斯发光的稀土发光材料,化学稳定性和光稳定性好,具有发射峰窄、毒性低、量子产率高等显著优势。近些年来,用REEs-UCNPs作为荧光探针在分析检测领域备受关注。重点综述了基于REEs-UCNPs的免疫分析法和荧光分析法对农药残留进行检测的研究进展。以期为后续建立和发展灵敏、简单、快速以及低成本的农药残留检测方法提供思路,从而为人类健康、农业生产以及生态文明建设保驾护航。

NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)稀土掺杂上转换纳米材料的制备与条件优化

利用溶剂热法制备油相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+),经“超声去油”后得到水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+),并对稀土离子掺杂比例、反应温度、反应时间和油酸体积分数进行条件优化,通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和分子荧光光谱仪(MFS)对其进行表征。结果表明,当稀土离子掺杂比例为NaYF_(4)∶25%Yb^(3+),0.3%Tm^(3+),反应时间为60 min,反应温度为300℃,油酸体积分数为20.6%时,合成的水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)为六方晶型结构,六边形两平面间的平均粒径大小约为50 nm,形貌均匀、尺寸均一、分散性良好,980 nm近红外光激发下,在452和478 nm处荧光强度最大,且发出明亮的蓝色荧光。水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)的成功制备为其后续在细胞成像、生物传感以及检测方面的应用奠定了基础。

稀土掺杂上转换发光纳米材料在有机光伏器件中的应用进展

稀土掺杂上转换发光纳米材料(UCNPs)是一种在近红外光激发下发出可见光的纳米材料,将UCNPs掺入有机光伏电池中,可以扩大有机光伏电池对太阳光谱的响应范围,提高有机光伏电池的光电转换效率。综述了UCNPs在染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池中的应用进展,展望了该材料未来的研究方向。

稀土掺杂上转换发光生物医用纳米材料的研究进展

近年来,稀土掺杂上转换发光纳米材料(UCNPs)发展迅速,应用范围较广。在前期研究的基础上,调研其作为生物医用材料并应用于这一较新的、多学科交叉领域。重点论述UCNPs的结构设计、组分遴选、工艺优化与形貌调控,力求构列出其组成、结构、形貌与上转换发光效率间内在的规律性,以提高其上转换发光效率,进一步阐述其作为生物医用材料的应用特点,着重围绕UCNPs在生物监测、细胞与小动物活体内的生物成像,如肿瘤疾病的治疗等生物医用领域的最新研究成果展开重点论述。指出目前研究仍主要存在UCNPs制备方法较为单一、发光效率不佳等问题,生物成像也仅限于小鼠等小型动物。最后论述UCNPs应用于生物医用领域的最新发展动态。

稀土掺杂的上转换纳米材料的生物毒性与其作用机制研究进展

稀土掺杂的上转换纳米材料(rare-earth-elements-doped upconversion nanoparticles,REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具有独特而优异的反斯托克斯发光特点,与传统荧光材料相比,具有发光强度高、荧光寿命长、激发能量低、组织穿透能力强和生物相容性好等优点。近年来,REEs-UCNPs在生物医学、活体荧光成像、太阳能电池和卫生检测等领域应用日益广泛,其环境和人群暴露日益突出。随着纳米毒理学的深入研究,REEs-UCNPs的生物学毒性效应以及对环境和人类健康的影响逐渐被研究者关注,然而目前有关REEs-UCNPs的生物学毒性的报道较少。本文综述了近年来有关REEs-UCNPs在生物体内的吸收-分布-代谢-排泄、生物毒性、毒作用机制与影响因素等方面的研究进展,以期为REEs-UCNPs的进一步开发、应用和深入研究提供思路和参考依据。

共掺杂的二氧化锆纳米材料中Yb^(3+)和Tm^(3+)上转换发光

用共沉淀法制备了二氧化锆掺Yb3+ 和 0 2 (0 4 ,1)mol%Tm3+ 的纳米材料 ;用发射波长为 980nm的激光激发样品 ,测量了掺 0 2mol%Tm3+ 的纳米材料在不同退火温度下的上转换光谱 ;测量了在相同退火温度、不同泵浦电流下的上转换发射光谱 ;并研究了蓝色上转换发射的过程。

晶体基质对稀土上转换纳米材料中能量转换机理的影响

采用溶剂热法制备了尺寸均一、形貌规整的Yb^(3+),Er^(3+)共掺NaREF4(RE^(3+)=Lu^(3+),Y^(3+),Yb^(3+))纳米材料,借助稳态发光光谱和时间分辨光谱技术表征了3种基质纳米材料上转换发光行为的特性,并评估了能量传递机制.结果表明,NaLuF_4∶20%Yb^(3+),2%Er^(3+)纳米材料具有较强的稳态发光强度、较高的绿红比(540 nm/654 nm)和较长的发光寿命,NaYbF_4∶2%Er^(3+)纳米材料具有较弱的上转换发光强度、较低的绿红比(540 nm/654 nm)和较短的发光寿命.结合实验数据及能量传递机制,探讨了不同基质(NaLuF_4,NaF_4,NaYbF_4)在稀土掺杂纳米材料中对上转换能量传递机制的影响,解释了NaLuF_4基质纳米材料是较好基质材料的原因.

镧系掺杂NaYF_4:Yb/Er上转换纳米材料的合成及光学性能研究

以油酸为稳定剂通过水热法成功合成了镧系掺杂NaYF_4∶Yb/Er上转换纳米发光材料(UCNPs).通过控制合成条件,包括水热温度、时间以及反应物与溶剂的量,改变纳米晶体的晶相、形状和尺寸;优化实验条件,得到了适合生物应用的小尺寸、单分散β-NaYF_4∶Yb/Er纳米发光材料;分析了其不同形貌的生长机理;并分别采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、荧光仪等表征样品的相组成、形貌、微观结构及光学性能.

上转换纳米材料及其在提高太阳能电池光电效率中的应用

上转换纳米材料在提高太阳能电池光电效率方面的应用主要通过提高上转换纳米材料的发光性能来实现。利用上转换纳米材料能将2个或2个以上的低能短波光子转换成高能可见光的特性,可以拓宽太阳能电池对光的响应范围,达到提升光电转换效率的目的。主要介绍了上转换纳米材料,包括其发光机制与基质材料的选择。回顾了在近阶段主要使用的热分解法、水热法等制备方法,分析了其他一些制备方法。着重介绍了上转换纳米材料在晶体硅太阳能电池和染敏太阳能电池中的应用。从提升上转换材料发光性的角度来讨论对太阳能电池的研究,并指出了未来上转换纳米材料在太阳能电池中应用的研究重点是利用异质离子掺杂、表面等离子体耦合与量子点敏化等手段提升上转换效率,而染料耦联上转换纳米材料、上转换纳米材料壳包覆等方法也具有很大发展潜力。

La_2O_3:(Yb^(3+),Er^(3+))纳米材料和体相材料上转换发光性质的研究

分别用燃烧法和固相法制备了La2O3:(Yb3+,Er3+)纳米材料和体相材料,研究了它们的上转换发光性质.在980 nm LD的激发下,体相材料以550 nm左右的绿色上转换发射为主,而纳米材料以红色上转换为主.在相同的测量条件下,La2O3:(Yb3+,Er3+)纳米材料的上转换发光效率低于相应的体相材料,这是由于纳米材料的上转换发射主要来自于双光子过程,而体相材料的上转换发射主要来自于Yb3+和Er3+离子间的能量传递过程.

Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换纳米功能材料的制备与设计优化

为合成单分散、形貌尺寸均一、高上转换发光的稀土上转换纳米功能材料,本文以稀土氯化物为反应前驱体,采用溶剂热法合成Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换发光纳米材料,并对稀土元素掺杂比例、反应时间、反应温度、油酸体积分数等影响材料结构、形貌和发光性能的条件进行了优化。结果表明,最佳稀土元素掺杂比例为78%Y^(3+)∶20%Yb^(3+)∶2%Er^(3+),反应时间90 min,反应温度300℃,油酸体积分数15.5%。在最佳条件下,本研究合成的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料形貌呈六方晶型,直径约为30 nm,与标准卡片匹配良好;在980 nm近红外光激发下,该纳米材料在529 nm、542 nm以及657 nm处均可以观察到Er^(3+)的特征发射峰,且发射出明亮的绿色荧光。本研究为后续制备修饰有不同功能基团的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料及其应用奠定了基础。

掺杂少量稀土可将TAGS热电材料转换率提高25％

据有关媒体报道，美国科学家发现，只需在一种热电材料中掺杂1％的稀土元素铈或镱，就可将这种热电材料的转换效率提高25％。这是科学家首次如此大幅度地提高热电转换效率。这一成果有望让热电材料成为更好的清洁能源，拥有更为广泛的用途。

掺杂稀土能让热电材料转换率提高25%

据报道，美国能源部阿姆斯国家实验室的科学家发现，只需在一种热电材料中掺杂1％的稀土元素铈或镱，就可将这种热电材料的转换效率提高25％。该项目负责人伊维根·列文表示：“这是科学家首次如此大幅度地提高热电转换效率。”

稀土掺杂能量上转换荧光特性及机制的研究

本文报道了对同一稀土掺杂材料在不同波长的单色光激发产生能量上转换的特性．并对能量上转换提出了较为完整的理论解释，理论模型与实验结果吻合很好．

稀土掺杂上转换纳米材料在兽药残留检测领域的应用

食品和环境中兽药残留问题时有发生,对人类健康构成很大的潜在威胁。随着人们对美好生活和同一健康的向往和不断追求,对微量甚至痕量兽药残留的分析检测已显得日益迫切和重要。因此,构建对兽药残留进行灵敏、准确、稳定、简便、快速检测的方法已成为一个热点研究领域。稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为一种新兴的纳米荧光材料,具有独特的反斯托克斯发光性质,由于其具有荧光寿命长、光散射小、激发光生物组织穿透深度大且对组织损伤小等显著优点,在分析检测领域逐步凸显出巨大优势。本文重点介绍了基于REEs-UCNPs构建荧光共振能量转移核酸适配体传感器、磁性纳米颗粒结合核酸装配体传感器、荧光免疫探针以及现场快速检测等在兽药残留检测方面的研究进展,并对其应用前景进行了探讨和展望。

电子俘获材料CaS:Eu,Sm红外上转换光衰减特性的研究

根据电子俘获机制 ,提出了CaS :Eu ,Sm红外上转换发光的衰减模型 ,建立了速率方程并进行了初步的求解 ,其解具有三级指数衰减的形式 .从实验上测定了Cas :Eu ,Sm在不同温度下的红外上转换光衰减特性 ,对实验结果进行了非线性拟合 。

稀土发光材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSCs)由于工艺简单、价格便宜、转换效率高等优点而备受关注。其中起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到电池性能的重要部件。介绍了染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理,综述了优化染料敏化太阳能电池结构的研究现状;重点阐述了稀土发光材料改性二氧化钛提高光电转换效率的研究进展;指出稀土发光材料改性二氧化钛光阳极是提高染料电池光电转换效率的有效途径,也是未来的主要发展方向。