磁性荧光羟基磷灰石纳米材料的制备与表征

论文摘要

随着科学技术的日新月异,新型功能材料已经广泛应用于社会各个领域,尤其是生物材料。羟基磷灰石（HA）具有良好的生物相容性和生物活性,是目前研究最多的生物材料之一。目前所制备的羟基磷灰石复合材料远不能满足临床的需要,本论文提出了羟基磷灰石的制备新思路:采用简单的共沉淀法,通过稀土掺杂、磁性粒子制备具有磁性荧光功能的羟基磷灰石复合材料,并对其进行了表征。讨论了不同稀土掺杂浓度对材料发光强度的影响。论文主要内容归纳如下:（1）.以Ca（NO3）2·4H2O和（NH4）2HPO4为原料,CTAB为表面活性剂,在室温下采用共沉淀法合成了Ln (Eu3+,Tb3+)掺杂的纳米羟基磷灰石（Eu:HA,Tb:HA）。通过X-射线粉末衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和荧光光度计等现代测试技术对所得样品的结构、形貌以及光学性能进行了表征。结果表明:产物晶体结构属于六方晶系HA,呈短棒状,长约4050nm,宽约20nm,分散性好,大小均一;所得样品发光强度随掺杂Ln3+浓度的不同而改变,4mol%为最佳掺杂浓度;Eu:HA在紫外线照射后发射黄橙光,发光峰位于594nm和617nm处;Tb:HA发绿光,发光峰位于542 nm处。本论文还对材料比表面积和孔隙进行了分析。（2）采用共沉淀法,在室温下成功合成了粒径在30nm左右、分散均匀的球形γ-Fe2O3/HA复合粒子;在90℃下成功合成了长约为300nm、宽约为100nm的羽毛状γ-Fe2O3/HA复合粒子。XRD分析得其均为六方晶系HA,并且没有其他杂相;通过EDS分析得γ-Fe2O3已经成功与HA复合。对其磁性能进行测量发现其在室温时均表现为超顺磁性。（3）采用共沉淀法,通过调节pH并且加入一定量的γ-Fe2O3以及4mol%的Eu3+成功制备出了球形γ-Fe2O3/Eu:HA复合粒子。粒径在50nm左右、分散均匀。利用荧光光度计分析得γ-Fe2O3/Eu:HA复合粒子在393nm紫外激发下594nm、617nm处有两处发光峰,分别是Eu3+的5D0→7F1跃迁（磁偶极跃迁）、5D0→7F2跃迁（强迫电偶极子跃迁）。利用EDS分析得γ-Fe2O3成功与Eu:HA复合。在磁场作用下表现出一定的磁性。利用共沉淀法成功合成了具有磁性荧光双重功能的γ-Fe2O3/Eu:HA复合粒子。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物医用材料概述
• 1.2 纳米材料概述
• 1.2.1 纳米材料的定义
• 1.2.2 纳米材料的基本特性
• 1.2.2.1 表面效应
• 1.2.2.2 小尺寸效应
• 1.2.2.3 宏观量子隧道效应
• 1.3 羟基磷灰石概述
• 1.3.1 羟基磷灰石的性质及晶体结构
• 1.3.2 纳米羟基磷灰石的制备方法
• 1.3.2.1 固相法
• 1.3.2.2 液相法
• 1.3.3 羟基磷灰石的用途
• 1.3.3.1 环境功能材料
• 1.3.3.2 硬组织修复材料
• 1.3.3.3 药物载体
• 1.3.3.4 抗肿瘤活性
• 1.4 纳米发光材料概述
• 1.5 纳米磁性材料
• 1.5.1 纳米磁性材料的特征
• 1.5.2 纳米磁性材料在医学方面的应用
• 1.5.2.1 细胞分离
• 1.5.2.2 磁共振成像
• 1.5.2.3 靶向药物
• 1.5.3 纳米磁性生物材料研究进展
• 1.6 本课题的研究内容和意义
• 3+/Tb³⁺掺杂纳米羟基磷灰石的制备与表征'>第二章 Eu³⁺/Tb³⁺掺杂纳米羟基磷灰石的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 试剂及仪器
• 2.3 实验过程
• 2.4 样品的表征
• 2.5 结果与讨论
• 3+掺杂纳米羟基磷灰石结果分析'>2.5.1 Eu³⁺掺杂纳米羟基磷灰石结果分析
• 2.5.1.1 Eu:HA 的TEM 分析
• 2.5.1.2 Eu:HA 的XRD 分析
• 2.5.1.3 Eu:HA 的FL 分析
• 2.5.1.4 Eu:HA 的EDS 分析
• 2.5.1.5 Eu:HA 的比表面积和孔隙分析
• 3+掺杂纳米羟基磷灰石结果分析'>2.5.2 Tb³⁺掺杂纳米羟基磷灰石结果分析
• 2.5.2.1 Tb:HA 的TEM 分析
• 2.5.2.2 Tb:HA 的XRD 分析
• 2.5.2.3 Tb:HA 的FL 分析
• 2.5.2.4 Tb:HA 的EDS 分析
• 2.5.2.5 Tb:HA 的比表面积和孔隙分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 磁性羟基磷灰石复合粒子的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 试剂及仪器
• 3.3 实验过程
• 3.4 样品的表征
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 球形HA 纳米复合粒子结果与讨论
• 3.5.1.1 球形HA 纳米复合粒子SEM 表征
• 3.5.1.2 球形HA 纳米复合粒子TEM 表征
• 3.5.1.3 球形HA 纳米复合粒子XRD 表征
• 3.5.1.4 球形HA 纳米复合粒子磁性能表征
• 3.5.2 羽毛状HA 纳米复合粒子结果与讨论
• 3.5.2.1 羽毛状HA 纳米复合粒子的TEM 分析
• 20₃/HA 复合粒子的SEM 以及EDS 分析'>3.5.2.2 羽毛状γ-Fe₂0₃/HA 复合粒子的SEM 以及EDS 分析
• 3.5.2.3 羽毛状HA 纳米复合粒子XRD 表征
• 3.5.2.4 羽毛状HA 纳米复合粒子磁性能表征
• 3.6 本章小结
• 第四章 磁性荧光双功能羟基磷灰石的制备与表征
• 4.1 引言
• 4.2 试剂及仪器
• 4.3 实验过程
• 4.4 样品的表征
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 双功能HA 复合粒子TEM 表征
• 4.5.2 双功能HA 复合粒子XRD 表征
• 4.5.3 双功能HA 复合粒子FL 表征
• 4.5.4 双功能HA 复合粒子EDS 及磁性表征
• 4.6 本章小结
• 总结
• 尚需进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文
• 参与课题及项目