NaYF4为基质的上转换纳米荧光体表面功能化的设计、合成与应用

论文摘要

稀土离子掺杂的上转换纳米荧光材料（UCNPs）与传统的荧光标记材料如半导体量子点、有机染料等相比,具有发射峰窄、反斯托克斯位移大、光稳定性高、荧光寿命长、荧光背景低等特点。激发UCNPs的近红外光可以穿透生物组织,并且可以抑制光诱导产生的自发荧光,减少对生物组织的损伤。目前,UCNPs主要应用于生物标记、多模态成像、光动力治疗、药物运输、生物传感、分子检测等领域。在上转换发光材料中,基质材料的作用是为激活离子提供可以使其产生合适发射的晶体场,因而基质材料的选择至关重要。氟化物声子能量较低、发光效率较高、稳定性较好,因而成为一种比较理想的上转换发光基质材料。其中,应用较为广泛的基质材料是NaYF4。NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb,Tm为目前已知的两种发光效率较高的上转换荧光纳米材料。然而NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb,Tm量子产率低,限制了在生物成像、光动力治疗等领域中的应用。将上转换纳米荧光材料进行表面钝化、负载贵金属等表面改性是解决上述问题的有效途径。本论文利用表面吸附原位还原法合成上转换纳米荧光异质结材料,并分别进行肿瘤细胞磁热治疗、光降解等方面的应用性研究。本论文的研究内容如下:1、采用水热法合成了NaYF4:Yb,Er上转换纳米球。通过对XRD图谱进行分析可得,所合成的上转换材料结晶性较好。由NaYF4:Yb,Er上转换纳米球的透射电镜照片可以直观地发现,纳米球的尺寸较为均一,直径约为100-200 nm,比表面积大。在室温下通过表面吸附原位还原法制备了NaYF4:Yb,Er@Au,通过表面吸附法制备了NaYF4:Yb,Er@Fe3O4异质结材料,通过热测试检测了NaYF4:Yb,Er@Au、NaYF4:Yb,Er@Fe3O4光动力治疗和磁动力治疗的效果。测试结果显示,在电流为2.5A条件下用980 nm激光器照射NaYF4:Yb,Er@Au溶液,10min后溶液温度超过37℃;在电流为2.08A,电压为5.4V的磁场中对NaYF4:Yb,Er@Fe3O4溶液进行磁热测试,10min后NaYF4:Yb,Er@Fe3O4溶液的温度超过40℃。分别对NaYF4:Yb,Er@Au、NaYF4:Yb,Er@Fe3O4材料进行细胞实验,一段时间后发现,细胞逐渐凋亡,说明该材料的光动力治疗、磁动力治疗效果增强。2、采用水热法合成了NaYF4:Yb,Tm上转换纳米晶,并通过在室温下水解钛酸四乙酯合成了NaYF4:Yb,Tm@TiO2。通过对XRD图谱进行分析可得,所合成的上转换材料纳米晶的结晶性较好。由NaYF4:Yb,Tm上转换纳米球的透射电镜照片可以直观地发现,该纳米球的尺寸较为均一,直径约为20-35 nm,比表面积大;NaYF4:Yb,Tm@TiO2的尺寸增大到50-70 nm。在室温下,分别利用浸渍法和表面吸附原位还原法制备了NaYF4:Yb,Tm@TiO2@Ag异质结材料,再分别通过在氙灯和980 nm激光照射下光催化降解亚甲基蓝溶液考察异质结材料的光催化性能。在350W氙灯下照射5h后,浸渍法合成的异质结材料的降解率为7.1%,表面吸附原位还原法制备的异质结材料的降解率为30.9%;在980 nm激光照射下照射60min后,浸渍法合成的异质结材料的降解率为85.1%,表面吸附原位还原法制备的异质结材料的降解率为93.9%。综上所述,利用表面吸附原位还原法制备的异质结材料在生物成像、光动力治疗、光催化降解等领域表现出良好的性能。合成工艺简单,操作容易,异质结性能提高使其在上述领域中具有更广阔的应用前景。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李娜

导师: 李志华

关键词: 异质结,光动力治疗,光催化降解

来源: 山东师范大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 有机化工

单位: 山东师范大学

分类号: TQ422

总页数: 64

文件大小: 4017K

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