掺杂稀土有机配合物的SiO2纳米颗粒的制备、发光性质及其有机改性

论文摘要

本文综述了纳米材料的特点及其制备过程，重点阐述了sol-gel技术及其单分散SiO2球的制备，介绍了稀土有机配合物的特点种类及其荧光性能，对比分析各类生物荧光标记物的优缺点，评述荧光标记物发展方向。在此基础上，利用sol-gel和stober等方法和技术，合成了掺杂稀土有机配合物DBM-Eu3+和PHBA-Tb3+的SiO2纳米颗粒，并且在SiO2纳米颗粒的表面包敷APS进行有机改性。应用紫外／可见吸收光谱、IR、TEM、荧光光谱等测试技术较系统研究了稀土离子掺杂浓度、合成条件等对稀土有机配合物掺杂SiO2纳米颗粒形貌、尺寸和发光性能的影响规律。运用sol-gel的方法成功制备出掺杂DBM-Eu3+和PHBA-Tb3+的SiO2纳米颗粒。TEM电镜显示，颗粒直径达到50nm，呈现了较好的分散性。掺杂EuCl3和DBM的SiO2纳米颗粒的激发光谱和发射光谱表明，DBM-Eu3+配合物已经在SiO2纳米颗粒中原位合成，配体DBM吸收激发光能量后再将能量传递给Eu3+离子，导致Eu3+离子的荧光效率获得极大的提高，在手提紫外灯照耀下SiO2纳米颗粒可发出强烈的红光。随着稀土离子掺杂浓度的提高，荧光强度逐渐增加，掺杂浓度达到5％后仍未产生发光浓度淬灭。合成温度和pH值等对荧光强度也有影响，随着温度升高，配合物的合成程度增加使其荧光强度增强，最佳反应温度在50℃。掺杂TbCl3和PHBA的SiO2纳米颗粒中，PHBA-Tb3+配合物也可有效合成，紫外灯照射下能够发出明亮的绿光。应用APS进行了SiO2纳米颗粒的有机改性，实验表明，APS改性并不会显著改变SiO2纳米颗粒的荧光性能，改性剂的加入仅仅是改善颗粒的表面性质，使之更容易与生物分子相结合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论和文献综述
• 1.1 绪论
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 问题的提出
• 1.2 纳米材料的性质
• 1.3 稀土化合物纳米材料的制备及其展望
• 1.3.1 Sol-gel方法
• 1.3.2 微乳溶液法
• 1.3.3 有机配合物前驱体法
• 1.3.4 水热法
• 1.3.5 高温固相烧结法
• 1.3.6 低温燃烧法
• 1.4 稀土有机配合物的性质
• 1.4.1 稀土有机配合物的特点
• 1.4.2 稀土有机配合物的合成
• 1.5 生物体荧光标记纳米材料的分类
• 1.5.1 纳米染料颗粒
• 1.5.2 纳米半导体
• 1.5.3 纳米稀土有机配合物颗粒
• 1.6 稀土离子的光谱理论
• 1.6.1 稀土离子的电子结构
• 1.6.2 稀土离子的电子跃迁
• 1.6.3 谱线分裂
• 1.6.4 谱线位移
• 1.6.5 f—d跃迁和电荷迁移带
• 1.7 影响稀土离子发光的因素
• 第二章 试验部分
• 2.1 实验依据
• 2.2 实验原料
• 2.3 实验用仪器
• 2.4 实验方法
• 2.5 稀土有机配合物的结构与性能表征
• 2.5.1 透射电镜（TEM）
• 2.5.2 荧光光谱（PL）
• 2.5.3 傅立叶红外光谱（FT-IR）
• 2.5.4 紫外-可见吸收光谱（UV）
• 3+的SiO₂纳米颗粒的制备和发光性能'>第三章 掺杂DBM-Eu³⁺的SiO₂纳米颗粒的制备和发光性能
• 2纳米颗粒的制备'>3.1 SiO₂纳米颗粒的制备
• 3+的SiO₂纳米颗粒的制备'>3.2 掺杂DBM-Eu³⁺的SiO₂纳米颗粒的制备
• 3.2.1 荧光光谱（PL）
• 3.2.2 TEM照片
• 3.2.3 紫外可见吸收光谱分析（UV）
• 3+的SiO₂纳米颗粒的制备及其性质'>3.3 掺杂不同浓度DBM-Eu³⁺的SiO₂纳米颗粒的制备及其性质
• 3.3.1 荧光光谱（PL）
• 3.3.2 紫外可见吸收光谱（UV）
• 3+掺杂SiO₂纳米颗粒性质的影响'>3.4 制备条件对DBM-Eu³⁺掺杂SiO₂纳米颗粒性质的影响
• 3.4.1 反应温度的影响
• 3.4.2 去离子水浓度的影响
• 3.4.3 氨水浓度的影响
• 2纳米颗粒的有机改性'>3.5 SiO₂纳米颗粒的有机改性
• 2纳米颗粒（APS:Si=x%）'>3.5.1 不同浓度APS表面改性的SiO₂纳米颗粒（APS:Si=x%）
• 3.5.2 反应温度对100%APS改性颗粒的影响
• 3.6 本章小结
• 3+的SiO₂纳米颗粒制备和发光性质'>第四章 掺杂PHBA-Tb³⁺的SiO₂纳米颗粒制备和发光性质
• 3+掺杂SiO₂纳米颗粒的制备'>4.1 PHBA-Tb³⁺掺杂SiO₂纳米颗粒的制备
• 3+掺杂的SiO₂纳米颗粒制备及发光性质'>4.2 不同浓度PHBA-Tb³⁺掺杂的SiO₂纳米颗粒制备及发光性质
• 3+掺杂的SiO₂纳米颗粒在不同制备条件下的性质'>4.3 5%PHBA-Tb³⁺掺杂的SiO₂纳米颗粒在不同制备条件下的性质
• 4.3.1 反应温度的影响
• 4.3.2 pH值的影响
• 3+的SiO₂纳米颗粒的有机改性'>4.4 掺杂PHBA-Tb³⁺的SiO₂纳米颗粒的有机改性
• 2纳米颗粒（APS:Si=x%）'>4.4.1 不同浓度APS表面改性的SiO₂纳米颗粒（APS:Si=x%）
• 4.4.2 反应温度的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士研究生期间已发表的论文
• 致谢
• 附图