NaErF 4 :Ce 3+ 稀土掺杂纳米晶的制备及近红外Ⅱ区发光性能研究
发布时间：2022-06-02 23:15
近红外Ⅱ区（1000-1700nm）荧光探针作为一种新兴技术引起了人们的广泛关注。与经典的可见区（400-700nm）与近红外I区（700-900nm）荧光探针相比,它提供了较高的信噪比及穿透深度,在疾病检测及治疗方面有巨大的潜力。在目前被广泛研究的近红外Ⅱ区发光材料中,稀土掺杂纳米晶具有光稳定性好、生物毒性低、发射带窄、光漂白率低和荧光寿命长等优点,是作为近红外Ⅱ区荧光探针的最佳选择之一。基于稀土掺杂纳米晶的众多优点,本文根据奥斯特瓦尔德成熟原理,控制合成了在近红外Ⅱ区有较强发光NaErF4@NaYF4“非掺杂”纳米晶。采用两种表面修饰方法制备了水溶性纳米晶,提高其生物相容性,通过细胞实验验证其生物相容性与光学稳定性。主要工作内容如下:（1）稀土掺杂纳米晶的控制合成。利用热分解法成功制备出小尺寸、单分散、粒径均一、结晶性良好的六角相核-壳结构稀土掺杂纳米晶。通过X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和动态光散射粒度仪（DLS）等测试手段对其进行晶相、形貌和尺寸的表征。（2）稀土掺杂纳米晶荧光特性的研究。通过对NaErF4:x%Ce3+@NaYF4（x=0、0.1、0.5、1...
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２不同稀土离子的吸收及近红外荧光光谱图ｔ１］??
（ａ）?＋?（ｂ）今?（ｃｙ?？…？」１１１１１??－Ｖ?ＵＫ—??ｍｍｍｍＫＬｍｍｍｍｒｎｍｍｍｍｉ?Ｌｍｒｎｍｍｍｍｍ?ｍｍｍｍｍｍＬｍｍｍｍｍｍｍｍＪｉ?Ｉｍｍｍｍｍｍｍ?｝?，Ｕｍｍｍｍｍｍｍ—??图１－３?（ａ）上转换、（ｂ）下转换和（ｃ）下转移的发光原理示意图??１．３．２稀土发光材料研究进展??表１－１按照激活剂分类，例举了稀土掺杂纳米晶在近红外ＩＩ区的研究近况，包括稀??土掺杂纳米晶、尺寸、激发光源、发射光、与生物相容性相关的表面修饰、生物应用、??研宄年份及参考文献等。表中主要涉及到的敏化剂有Ｎｄ３＋、Ｅｒ３＇?Ｙｂ３＇激活剂有Ｈｏ３＋、??Ｎｄ３＋、Ｅｒ３＇?Ｔｍ３＋、ＰＰ等。主要涉及到的有两种发光机制：本征发射，例如：Ｎｄ３＋、Ｅｒ３—??直接吸收光子，然后发射近红外ＩＩ区的光子；激活剂与敏化剂共同作用，例如：Ｙｂ３＋吸??收一定光子后，将能量传递给Ｅｒ３＋，然后由Ｅｒ３—发射近红外ＩＩ区的光子，可以命名为Ｙｂ３＋??—Ｅｒ３—体系。??激活剂为Ｈｏ３＋的稀土掺杂纳米晶在近红外ＩＩ区的发射光在１１５０ｎｍ附近。以Ｙｂ３＋??一Ｈｏ３＋体系为例，如图１－４所示，在９８０ｎｍ的激发下，Ｙｂ３＋吸收光子后通过交叉驰豫将??能量传递给Ｈｏ３＋，其主要过程可以表示为２Ｆ５／２?（Ｙｂ３＋）?＋５Ｉ８?（Ｈｏ３＋）?－＾２Ｆ７／２?（Ｙｂ３＋）?＋５１６??（Ｈｏ３＋），这个过程导致了电子从高能级５Ｉ６?（Ｈｏ３＋）向基态５Ｉ８?（Ｈｏ３‘）辐射跃迁，产生??下转移发光?１１５０ｎｍ?（５Ｉ６—５１８）?［３３］。??ｚ—－ａ?：?Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ??：?Ｐｈｏｎｏｎ?Ａｓ
３３０ｎｍ?（４Ｆ３／２＾４Ｉ１３／２）；另一种是与?Ｙｂ３＋共同掺杂??形成Ｙｂ３＋—Ｎｄ３＋体系，其发光原理与Ｙｂ３＋－Ｈ〇３＋体系类似。但是Ｎｄ３＋在近红外ＩＩ区的发??射峰多，能量分配不集中，其中发射峰较强的ｌ〇６〇ｎｍ处受到了生物组织自身荧光的干??扰，削弱了信噪比。??另外Ｎｄ３＋可以作为敏化剂，Ｎｄ３＋作为敏化剂的优势主要在于：Ｎｄ３＋的能级复杂，可??以选用多种激发光源，其中以８０８ｎｍ作为激发光源时，８０８ｎｍ处于水的吸收低谷区，更??利于荧光探针后期的生物应用。如图１－５所示，以（Ｙｂ３＋＋Ｎｄ３＋）?—?Ｌｎ３＋体系（Ｌｎ３＋为激??活剂）为例，Ｎｄ３＋可以吸收７３０ｎｍ、８０８ｎｍ和８６０ｎｍ，然后将能量传递给Ｙｂ３＋，其主要??过程可以表示为?４Ｆ３／２?（Ｎｄ３＋）?＋２Ｆ７／２?（Ｙｂ３＋）?—４Ｉ９／２?（Ｎｄ３＋）?＋２Ｆ５，２?（Ｙｂ３＋），此时以?Ｙｂ３＋??作为敏化剂参与能量的传递，最终将能量传递于Ｌｎ３＋实现发光［１］。??４Ｆ??４?７／２?Ｉ?＂＂?Ｉ?１１１１?１??ｃ?ｃ?ｃ?？?：；?：??：?：?：??：?：：????４｜?ｒｏｃｏｃｏ?：?：?：??＊１５／２?Ｔ＂＂＂?：?：：??ＩｒＫｌｔ?！！??＊１１／２?ｌ?：?：??＜ｉ？隱?ｉ?Ｉ?Ｉ?２ｆ?ｗ??Ｎｄ３＋?Ｙｂ３＋?Ｌｎ３＊??图１－５?（Ｙｂ３＋＋Ｎｄ３＋）?－Ｌｎ３＋体系能量传递示意图［】］??激活剂为Ｅｒ３＋的稀土掺杂纳米晶与Ｎｄ３＋的类似有两种发光机制，一种为本征发射，??在８０８ｎｍ和９８０ｎｍ的光源激发下，分别对应于４Ｉｉ５／２—％／２、４Ｉｉ５／２—＞４Ｉｉｉ／２，通过
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体型单壁碳纳米管用于近红外二区（NIR-Ⅱ）深层组织光声成像[J]. 崔丹丹,石玉娇. 激光生物学报. 2019(05)
本文编号：3653269
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２不同稀土离子的吸收及近红外荧光光谱图ｔ１］??
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３３０ｎｍ?（４Ｆ３／２＾４Ｉ１３／２）；另一种是与?Ｙｂ３＋共同掺杂??形成Ｙｂ３＋—Ｎｄ３＋体系，其发光原理与Ｙｂ３＋－Ｈ〇３＋体系类似。但是Ｎｄ３＋在近红外ＩＩ区的发??射峰多，能量分配不集中，其中发射峰较强的ｌ〇６〇ｎｍ处受到了生物组织自身荧光的干??扰，削弱了信噪比。??另外Ｎｄ３＋可以作为敏化剂，Ｎｄ３＋作为敏化剂的优势主要在于：Ｎｄ３＋的能级复杂，可??以选用多种激发光源，其中以８０８ｎｍ作为激发光源时，８０８ｎｍ处于水的吸收低谷区，更??利于荧光探针后期的生物应用。如图１－５所示，以（Ｙｂ３＋＋Ｎｄ３＋）?—?Ｌｎ３＋体系（Ｌｎ３＋为激??活剂）为例，Ｎｄ３＋可以吸收７３０ｎｍ、８０８ｎｍ和８６０ｎｍ，然后将能量传递给Ｙｂ３＋，其主要??过程可以表示为?４Ｆ３／２?（Ｎｄ３＋）?＋２Ｆ７／２?（Ｙｂ３＋）?—４Ｉ９／２?（Ｎｄ３＋）?＋２Ｆ５，２?（Ｙｂ３＋），此时以?Ｙｂ３＋??作为敏化剂参与能量的传递，最终将能量传递于Ｌｎ３＋实现发光［１］。??４Ｆ??４?７／２?Ｉ?＂＂?Ｉ?１１１１?１??ｃ?ｃ?ｃ?？?：；?：??：?：?：??：?：：????４｜?ｒｏｃｏｃｏ?：?：?：??＊１５／２?Ｔ＂＂＂?：?：：??ＩｒＫｌｔ?！！??＊１１／２?ｌ?：?：??＜ｉ？隱?ｉ?Ｉ?Ｉ?２ｆ?ｗ??Ｎｄ３＋?Ｙｂ３＋?Ｌｎ３＊??图１－５?（Ｙｂ３＋＋Ｎｄ３＋）?－Ｌｎ３＋体系能量传递示意图［】］??激活剂为Ｅｒ３＋的稀土掺杂纳米晶与Ｎｄ３＋的类似有两种发光机制，一种为本征发射，??在８０８ｎｍ和９８０ｎｍ的光源激发下，分别对应于４Ｉｉ５／２—％／２、４Ｉｉ５／２—＞４Ｉｉｉ／２，通过
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体型单壁碳纳米管用于近红外二区（NIR-Ⅱ）深层组织光声成像[J]. 崔丹丹,石玉娇. 激光生物学报. 2019(05)
本文编号：3653269
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