稀土荧光纳米粒子NaGdF4：Eu的合成及其在分析中的应用

论文摘要

由于稀土荧光纳米粒子具有Stokes位移大、荧光发射强度高、半峰宽窄和荧光寿命长等独特的光谱特性,将其作为探针测定生物分子,可大大提高分析的灵敏度和选择性。本论文尝试制备出具有高荧光强度、分散性好、无团聚、性质稳定的无机稀土荧光纳米粒子,并对其在分析中的应用进行探索性的研究。本实验采用水热法合成NaGdF4:Eu荧光纳米粒子,考察了反应温度、时间、溶液的pH值等实验条件对合成粒子荧光性能的影响,研究结果表明,合成NaGdF4:Eu纳米粒子的最佳条件为：反应温度140℃,反应时间4 h,稀土离子、柠檬酸钠和氟化钠溶液的pH值分别为2.0、6.5和10.0,稀土离子、柠檬酸钠和氟化钠的摩尔比为4：6：10,掺铕百分比为30%。对合成的NaGdF4:Eu粒子进行了IR、XRD、TEM表征和粒度分析。IR实验表明,合成的粒子表面包覆了柠檬酸根；XRD实验表明,合成了六方晶系的NaGdF4:Eu纳米粒子,合成的粒子的晶粒度为11 nm；TEM实验表明,合成粒子分散性较好,电子衍射图像清晰,结晶程度较好。粒度分析表明,合成粒子粒径分布比较集中。合成的NaGdF4:Eu粒子对Cu2+有选择性响应,用NaGdF4:Eu作为离子探针对Cu2+进行了定量检测。当溶液的pH值为10.0,NaGdF4:Eu的浓度为1.0×10-3 mol·L-1时,Cu2+对NaGdF4:Eu纳米粒子的猝灭程度与Cu2+浓度呈良好的线性关系,线性方程为ΔI=3.828+0.676c,相关系数R为0.9984。方法的检出限为8.9×10-7 mol·L-1，线性范围为3.33×10-1.33×10-4 mol·L-1。用NaGdF4:Eu离子探针测定茶叶中Cu2+的含量,测定结果与原子吸收法测定结果一致。用该粒子通过静电作用与胰蛋白酶进行链接,给出了链接的最佳实验条件。NaGdF4:Eu粒子和胰蛋白酶结合后,对胰蛋白酶的荧光具有猝灭作用,在一定条件下,胰蛋白酶荧光强度与NaGdF4:Eu粒子的加入量具有线性关系,线性回归方程为I=538.72-0.8412v,相关系数R=0.9981。对荧光猝灭机理进行了研究,计算得到NaGdF4:Eu粒子对胰蛋白酶的猝灭常数Kq为6.74×1011 L·mol-1·s-1，属于静态猝灭。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料
• 1.1.1 纳米材料的定义及性质
• 1.1.2 纳米材料的制备方法
• 1.1.3 纳米材料的表征
• 1.2 纳米荧光标记物质
• 1.2.1 金纳米粒子
• 1.2.2 有机荧光材料
• 1.2.3 半导体量子点
• 1.2.4 纳米复合粒子
• 1.3 稀土荧光纳米材料
• 1.3.1 稀土元素的发光机理
• 1.3.2 稀土荧光纳米材料的性质
• 1.3.3 稀土荧光纳米材料的制备
• 1.3.4 稀土荧光纳米材料的表面修饰
• 1.3.5 稀土荧光纳米材料在分析科学中的应用
• 1.4 本研究的意义和主要内容
• 4:Eu荧光纳米粒子的合成与表征'>第2章 NaGdF₄:Eu荧光纳米粒子的合成与表征
• 2.1 实验仪器和试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 主要试剂的配制
• 4:Eu粒子的合成'>2.2.2 NaGdF₄:Eu粒子的合成
• 4:Eu粒子的表征'>2.2.3 NaGdF₄:Eu粒子的表征
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 实验条件的优化
• 2.3.2 荧光寿命的测定
• 4:Eu粒子的稳定性考察'>2.3.3 NaGdF₄:Eu粒子的稳定性考察
• 4:Eu粉体的X射线衍射图'>2.3.4 NaGdF₄:Eu粉体的X射线衍射图
• 4:Eu粒子的粒度分析'>2.3.5 NaGdF₄:Eu粒子的粒度分析
• 4:Eu粒子的红外谱图'>2.3.6 NaGdF₄:Eu粒子的红外谱图
• 4:Eu粒子的透射电子显微镜成像'>2.3.7 NaGdF₄:Eu粒子的透射电子显微镜成像
• 2.4 本章小结
• 4:Eu离子探针测定Cu²⁺'>第3章 NaGdF₄:Eu离子探针测定Cu²⁺
• 3.1 实验仪器和试剂
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 主要试剂的配制
• 3.2.2 样品分析
• 3.2.3 荧光测定
• 3.3 结果与讨论
• 4:Eu粒子荧光强度的影响'>3.3.1 金属离子对NaGdF₄:Eu粒子荧光强度的影响
• 3.3.2 测定条件的选择
• 3.3.3 共存离子的影响
• 3.3.4 工作曲线的线性范围和检出限
• 3.3.5 样品分析
• 3.4 小结
• 4:Eu粒子与胰蛋白酶的链接'>第4章 NaGdF₄:Eu粒子与胰蛋白酶的链接
• 4.1 实验仪器和试剂
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 主要试剂的配制
• 4:Eu粒子与胰蛋白酶链接'>4.2.2 NaGdF₄:Eu粒子与胰蛋白酶链接
• 4.2.3 荧光测定
• 4.3 结果与讨论
• 4:Eu粒子与胰蛋白酶的链接'>4.3.1 NaGdF₄:Eu粒子与胰蛋白酶的链接
• 4:Eu-胰蛋白酶复合物与胰蛋白酶的分离'>4.3.2 NaGdF₄:Eu-胰蛋白酶复合物与胰蛋白酶的分离
• 4:Eu粒子的加入量对胰蛋白酶荧光强度的影响'>4.3.3 NaGdF₄:Eu粒子的加入量对胰蛋白酶荧光强度的影响
• 4.3.4 荧光猝灭机理探讨
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢