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Ba_(2)GdF_(7)纳米材料的合成和温度传感性能

PEG-Ba_(2)GdF_(7):Yb^(3+),Er^(3+)已成为一种重要的稀土掺杂上转换纳米材料,不过其在温度传感领域应用的可能性尚需进一步研究。采用水解法制备PEG-Ba_(2)GdF_(7):Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料,通过改变氟源以及PEG的修饰与否,研究了该纳米材料的光学性质,并探究了其在温度传感领域的应用潜力。结果发现:NaF作为氟源制备的PEG-Ba_(2)GdF_(7):Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料具有最佳的发光效果,并且在303~373 K范围内,该纳米材料的相对灵敏度(S_(r))可达1.12%K^(-1),高于同领域多数研究。因此,该纳米材料有望成为一种新型的无创纳米温度计,在细胞和生物医学温度传感领域具有广泛的前景。

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。

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。

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。

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.

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。

稀土离子掺杂微纳激光器研究进展

微纳激光器能够将器件的物理尺寸缩小至微米甚至纳米级别,在集成光路和纳米技术等科技前沿领域有巨大的应用前景。在众多材料中,稀土离子掺杂激光增益微纳材料具有制备成本低、环境稳定性好、光谱丰富(紫外‑中红外)等独特优点,是一种理想的激光增益微纳材料。近年来,各种设计巧妙的稀土离子掺杂激光增益微纳材料的涌现,以及新型微纳光学谐振腔的设计和制造,大大促进了新兴稀土离子掺杂微纳激光器的发展。本文将从微纳激光器的基本组成出发,简要介绍新型稀土离子掺杂激光增益微纳材料的设计与制备,以及微纳光学谐振腔的基本原理;然后综述近期出现的具有代表性的稀土离子掺杂微纳激光器,讨论其制备工艺及激光性能。

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。

聚丙烯酸-NaGdF_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶的合成及其性能研究

利用溶剂热法合成了稀土掺杂上转换纳米材料Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+),考察了稀土离子掺杂比例、反应时间、反应温度与氟离子掺杂浓度等实验条件对纳米材料的形貌、粒径、稳定性以及荧光强度的影响。通过配体交换法使聚丙烯酸(PAA)与材料表面疏水油酸分子交换,合成亲水性PAA-Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶。通过X射线衍射、透射电镜、傅里叶红外光谱、Zeta电位对纳米晶进行表征。结果表明,在稀土离子掺杂比为Gd78%:Yb20%:Er2%,反应温度300℃,反应时间60 min,氟离子掺杂浓度2 mmol/L的条件下,合成的Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)呈标准六方相,单分散性良好,尺寸均一,直径约为25 nm;在980 nm近红外光激发下,在542 nm处发出明亮绿色光。PAA成功取代油酸修饰在Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)表面,PAA-Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶仍为六方晶型,分散性良好,尺寸约为45 nm,同样在542 nm处发出明亮绿色荧光。