水溶性NaYF4∶Yb/Tm纳米粒子的制备及其上转换发光性质

利用溶剂热法合成了NaYF4：20%Yb,0.5%Tm上转换发光纳米粒子（UCNPs）,用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、发光光谱测量等手段对水溶性纳米颗粒进行了形貌和发光性质表征。结果表明,UCNPs是纯立方相的NaYF4,尺寸均匀分布在30nm左右。在980nm红外光的激发下,UCNPs能够发出肉眼可见的明亮的蓝紫色光。发射光谱中最强发射峰在479nm,来源于Tm^3＋离子的1↑G4→3↑H6发射,并且给出了UCNPs的上转换发光机制。利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面活性剂所制备的上转换发光纳米颗粒具有良好的水溶性,尺寸较小,在生物荧光标记领域具有潜在的应用价值。

NaYF4∶Yb,Er@SiO2与Au纳米粒子荧光共振能量传递系统的构建与研究

采用SiO2对NaYF4∶Yb,Er油相上转换纳米晶进行包覆以实现其水溶性,通过在SiO2壳表面吸附Au纳米粒子,进一步构建了NaYF4∶Yb,Er@SiO2与Au纳米粒子能量传递的体系,该体系可实现对NaYF4∶Yb,Er上转换纳米粒子红绿光比的连续可调。该研究结果有助于实现上转换发光纳米材料在生物成像、检测和传感等方面的应用。

水溶性NaYF_4:Yb,Er上转换发光纳米粒子的可控合成与发光性能研究

采用溶剂热法合成出尺寸小于30 nm的NaYF_4:Yb,Er上转换纳米晶,用柠檬酸(CA)做表面活性剂使得产物具有良好的水溶性.实验探索得出Na OH或者CA的加入量能够调节溶液中能与稀土离子络合的有效配位基团-COO-的浓度,进而影响NaYF_4从立方相到六方相的相变过程、实现产物形貌的控制和上转换发光性能的调变.逐渐提高Na OH的加入量,产物从30 nm的α-NaYF_4:Yb,Er纳米粒子转变为尺寸300 nm的β-NaYF_4:Yb,Er微球.提高CA的加入量同样会促进β-NaYF_4:Yb,Er微球的形成.还研究上述不同合成条件下,不同形貌结构的产物的上转换发光性能.

NaYF4:Yb/Er稀土上转换发光纳米粒子的可控合成

与传统的有机染料或者其它荧光纳米材料相比,稀土上转换材料具有稳定性好、毒性低、量子效率高、背景荧光干扰小、信噪比高等优点。开发出荧光效率高、粒径可控、生物相容性好的稀土上转换纳米材料引起了众多科研工作者的兴趣。

NaYF_4和NaGdF_4对稀土掺杂纳米粒子上转换发光性能的影响

目的探索基质成分对上转换发光性能的影响。方法采用热解法合成Na YF4:Yb3+,Er3+和Na Gd F4:Yb3+,Er3+;通过TEM、XRD和荧光光谱等方法表征样品的形貌、结构和发光性能;研究Na YF4和Na Gd F4基质对稀土掺杂纳米粒子上转换发光性能的影响。结果 Na YF4作为基质材料时的上转换发光要优于Na Gd F4。结论 Na YF4:Yb3+,Er3+纳米粒子能实现高效上转换发光,并可作为纳米荧光标记物应用于医学诊断。

水热法合成纳米晶NaYF4：Er^3＋，Tm^3＋，Yb^3＋的上转换发光特性

以EDTA为络合剂,用水热法合成了Er3+,Tm3+和Yb3+共掺杂的NaYF4纳米晶。XRD和TEM的结果表明:粒径约为30 nm,属于六方晶系。在980 nm半导体激光器激发下,研究了不同Er3+离子掺杂浓度对Tm3+和Er3+离子上转换发光性能的影响,光强与泵浦功率的双对数曲线表明,474,525,539,650 nm的发射均属于双光子过程,408 nm的发射属于三光子过程。讨论了样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制。

NaYF_4:Yb,Er上转换荧光纳米颗粒的合成及表面修饰

以稀土硬脂酸盐为前驱体,利用热分解法在液体石蜡-油酸体系中合成出具有较高发光强度的NaYF4∶Yb,Er上转换荧光纳米颗粒.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)以及荧光光谱对纳米颗粒进行了表征,推断出该合成反应的机理为固-液两相反应.详细探讨了反应时间、温度以及溶剂组成对纳米颗粒荧光性能的影响.通过Lemieux-von Rudloff试剂将包覆有油酸分子的纳米颗粒表面羧基化修饰,使纳米颗粒具有良好的水溶性.

NaYF_4∶Yb,Er纳米粒子作为过氧化物模拟酶用于尿酸检测

聚丙烯酸修饰的NaYF4∶Yb,Er纳米粒子能够有效地催化H2O2氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)产生显色反应,表现出良好的过氧化物模拟酶催化活性。本研究以TMB为模型底物,研究了催化条件(温度和pH值)对催化活性的影响。同时,结合尿酸在尿酸氧化酶作用下产生H2O2的原理,建立了比色法测定血样中尿酸含量的简便方法。在最优条件下,本方法的检测范围为1.0×10"5～2.0×10"4mol/L,检出限为5.3×10"6mol/L,并对实际样品进行测定,测定结果与临床结果一致。

水溶性NaYF_4∶Yb,Er纳米颗粒的溶剂热合成及其上转换发光性能

稀土上转换发光纳米材料具有极好的生物应用前景,但其应用的前提是能制备出水溶性、发光效率高的稀土纳米材料。以乙二醇为溶剂、稀土氯化物和NaF为反应物,采用简易的溶剂热法一步制备出水溶性的NaYF4∶Yb,Er纳米颗粒。NaYF4∶Yb,Er样品以粒径为25～40nm的球形颗粒为主,同时含有少量直径为25～40nm、长度为50～100nm的虫状纳米颗粒。该样品具有立方相结构,样品表面上的乙二醇配体使其能够很好地分散于水中。在980nm激光器激发下,NaYF4∶Yb,Er纳米颗粒水溶液展现了强的黄绿色上转换发光。因此该样品拥有良好的生物应用潜力。

NaYF_4∶Yb,Er超细纳米晶的合成及单带红色上转换发光研究

通过水热法成功合成了直径约为3 nm的NaYF4∶Yb,Er超细纳米晶。荧光光谱测试表明,其发射波长位于660 nm的单带红光,其杂质光的含量低于1/99.6。机理研究表明超细纳米晶的尺寸效应产生的表面高能量振动声子和激发光子的高表面散射率导致4F7/2能级上的电子通过消耗基质声子能量而向下弛豫到4S3/2和2H11/2的概率大大降低,而主要通过4F7/2+4I11/2-2×2F9/2跃迁过程布居4F9/2能级,从而实现强红光发射。

NaYF_4∶Yb,Er/氧化石墨烯纳米复合材料的制备、表征及上转换发光性能

采用"一锅"和直接混合两种制备过程,制得了NaYF4∶Yb,Er/氧化石墨烯(rGO)和SiO2包覆NaYF4∶Yb,Er/rGO两系列纳米复合材料。各种测试结果表明,NaYF4∶Yb,Er是以α型立方结构和纳米粒子形状存在于复合材料中,粒径主要在30～70nm间,而rGO则较好地分散在其中,但"一锅"法制得的rGO呈现更好的分散性。Raman光谱证实,在这两种纳米材料之间存在表面耦合相互作用,且随着rGO相对含量增大,它们之间接触面积逐渐增多,相互作用也逐渐增强。上转换发光测试结果表明,rGO具有很好的发光猝灭效应和光限幅现象,尤其是对NaYF4∶Yb,Er的红光带影响更加显著。随着rGO相对含量逐渐增加,红光带发光强度逐渐降低,而绿光带变化不大。对于使用不同方法制备的样品,在具有相似含量情况下,由于团聚rGO具有更强的吸光作用,SiO2包覆样品的红光带发光强度受到rGO影响更大。

多巴胺修饰制备亲水性NaYF_4:Yb,Er上转换发光纳米颗粒

稀土上转换发光纳米材料在生物领域应用的前提是具有亲水性和可以偶联蛋白的官能团。先将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的碳链通过疏水作用插入到溶剂热法制备的NaYF4:Yb,Er纳米粒子表面油酸分子中,然后通过多巴胺(DA)在其表面氧化聚合形成具有氨基的亲水性纳米粒子(UCNPs@DA)。分别采用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光纤光谱对其形貌、表面官能团和上转发光性能进行了表征与分析。考察了在修饰过程中DA的质量浓度、滴加速度等因素对形成UCNPs@DA的影响。结果表明,当DA质量浓度为0.20 mg/mL、滴加速度为1.25 mL/min时,试样具有较好水中分散性及发光效率。UCNPs@DA在540 nm处的发光强度是未修饰试样的70%,而650 nm处的光强未发生衰减。UCNPs@DA有望成为生物检测中很好的发光标志物。

NaYF4∶Eu3+纳米粒子和六棱柱的水热控制合成与发光性质

以柠檬酸三钠为螯合剂,通过控制反应条件,利用水热法分别合成出立方相NaYF4：Eu^3＋球形纳米粒子和六角相NaYF4：Eu^3＋六角微米棱柱。利用X射线粉末衍射（XRD）、场扫描电子显微镜（SEM）、红外吸收（FTIR）,以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性能进行了分析。结果显示产物的晶格结构和柠檬酸分子的选择性吸附是晶体形貌可控的主要原因。在395nm光激发下,NaYF4：Eu^3＋样品显示出较强的橙色（588nm）和红色（614nm）发光,分别来自于Eu^3＋离子5↑D0→7↑F1和5↑D0→7↑F2的跃迁。从5↑D0→7↑F2与5↑D0→7↑F1跃迁的强度比可以推断在立方相纳米粒子的晶格中Eu^3＋离子更多地占据反演中心的格位。

NaYF_4:Gd,Yb,Er/PEI上转换纳米颗粒的合成及其在PDT和MRI中的应用

通过溶剂热法合成了具有强发光性质的NaYF_4:Gd,Yb,Er/PEI上转换纳米颗粒(UCNPs),其中钆离子的适量掺杂不仅能促进NaYF_4从立方到六方相的转变,而且提高了NaYF_4:Yb,Er/PEI纳米颗粒的发光强度.通过X射线衍射,扫描电子显微镜(SEM),发光光谱等表征方法研究了纳米颗粒的形貌、结构及性质.NaYF_4:Gd,Yb,Er/PEI具有均一的尺寸,优异的上转换发光及顺磁特性,其在生物医学中具有广阔的应用前景.通过对UCNPs共价修饰光敏剂四(4-羧基苯基)卟啉(T790)和PEG-NH_2,制备了多功能的UCNP_s-T790-PEG纳米颗粒并初步探讨了其在肿瘤光动力学治疗(PDT)和磁共振成像(MRI)中的应用.

高温溶剂热分解法合成NaYF4∶Yb^3+,Er^3+纳米粒子及其光谱特性

以稀土氯化物为反应前驱体,采用高温溶剂法合成单分散、形貌和尺寸均一的NaYF4∶20%Yb^3+,2%Er^3+上转换发光纳米粒子。探讨了反应时间、温度以及油酸加入量对产物结构和光学性能的影响。通过XRD、SEM、EDS、XPS及光致发光等对产物性能进行表征。结果表明,样品与标准卡片匹配良好,为纯相,属六方晶系;所合成的纳米粒子形貌为六角盘状,对角线长度约为77 nm,厚度约为54 nm;在980 nm激光激发下,所合成纳米粒子在523 nm和542 nm左右的绿光区以及峰值位于656 nm左右的红光区均可观察到Er^3+的特征发射峰,分别归属于2H11/2、4S3/2及4F9/2能级到4I15/2能级之间的跃迁,不论是红光还是绿光吸收均为双光子过程。

SiO_2包覆α-NaYF_4∶Yb,Er纳米粒子的合成及其表征

研究α-NaYF4∶Yb,Er上转换纳米粒子的W/O微乳液溶剂热制备,并用正硅酸乙酯为SiO2前驱体对NaYF4∶Yb,Er上转换纳米粒子进行SiO2包覆,分析SiO2包覆对Er3+发光增强作用来自于两方面。包覆弥补上转换纳米粒子表面的发光粹灭中心,提高上转换发光强度。同时由于Si—O—Si的对称振动能量1 106 cm-1与4F7/2能级到2H11/2能级弛豫能量1 177cm-1相当,(CH2)n的红外振动模能量为743 cm-1与2H11/2能级到4S3/2弛豫能量780 cm-1相当,4F7/2能级到4F9/2弛豫能量为5 023 cm-1,4I11/2能级到4I13/2弛豫能量接近4 500 cm-1,与Si—O—Si的对称伸缩振动能量1 106 cm-1不匹配,所以SiO2包覆能有效的增加表面发光中心2H11/2,4S3/2能级布居数,而使得产生红光发射的能级4F9/2能级布居数不变。

NaYF_4∶Yb^(3+),Tm^(3+)/CdSe纳米异质结构的近红外上转换发光性能

采用两步高温热分解法合成了纳米异质结构的Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Cd Se。X射线衍射测试结果表明样品由纯六角相的Na YF4(β-Na YF4)和纤锌矿型Cd Se组成。980 nm激发的上转换光谱表明Na YF4∶Yb3+,Tm3+和Cd Se之间存在能量传递,Tm3+将Yb3+传递给它的能量部分地传递给Cd Se,被激发的Cd Se又将能量回传给Tm3+的相应能级,最终使得Na YF4∶Yb3+,Tm3+的紫外和蓝光发射完全消失,而797 nm的近红外发射大幅增强。Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Cd Se纳米异质结构的激发光和发射光均处于生物组织的光学透过窗口(700~1 100 nm),对生物组织的光损伤小,在生物医学领域有很大的应用潜力。

β-NaYF_4:Yb,Er上转换发光纳米晶的制备及表面性能

利用热分解法制备出β-NaYF4:20 mol%Yb,2 mol%Er上转换发光纳米晶,并采用两种方法对产物进行后处理。分别用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(FL)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)对产物的结构、形貌、发光性质及表面性能进行了表征。结果表明,制备的NaYF4:20 mol%Yb,2 mol%Er纳米晶为六方相,粒径分布均匀为25 nm左右,在980 nm红外光激发下,呈现强的上转换发光。两种后处理方法对纳米晶的上转换发光强度及表面性能均产生了影响,但其形貌及晶相无变化。

有机配体对NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子形貌和发光性能的调控研究

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子(UCNPs),并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明,有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌,且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著,强度大约增加了9倍。此外,本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明,在30~90℃之间,其发光强度随着温度的升高而降低;在强酸和强碱环境中,其发光强度显著降低,而在pH为5~6时,其发光强度最大。

非稀土离子掺杂对NaLuF4:Yb,Ho纳米粒子上转换发光的影响

采用溶剂热法合成了非稀土离子掺杂的NaLuF4:Yb,Ho纳米粒子(NaLuF4:Yb,Ho NPs),研究了掺杂离子的种类(Al3+、Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+)和掺杂浓度对纳米粒子发光强度的影响。实验结果表明,Al3+、Mg2+和Ca2+掺杂可增大合成纳米粒子的发光强度,合成产物的最大发光强度分别是未掺杂纳米粒子发光强度的3.9倍、3.8倍和3.3倍。掺杂Sr2+和Ba2+导致合成产物的发光强度降低。XRD实验结果表明,掺杂Al3+和Mg2+可诱导NaLuF4晶体从四方晶相到六方晶相的转变,晶相转变是发光强度增大的一个重要原因;掺杂Ba2+导致产物中出现非NaLuF4晶体,破坏了NaLuF4晶体的生成。TEM实验表明,掺杂Al3+合成的NaLuF4:Yb,Ho NPs的粒径明显变小,粒径为30-60 nm。