碱土金属离子掺杂NaYF4以及核壳包覆的荧光增强机制的研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

传统的发光材料都是在短波长高能量激发光的照射下发射出长波长低能量的光,辐射出的光子能量大于所吸收的光子的能量,遵循stokes定律,这一类发光现象被称为下转换发光。与之相反的是违背stokes定律的上转换发光,又称为反stokes发光[1],即在长波长低能量激发光的照射下,吸收长波,辐射出短波长高能量的光,即辐射出的光子能量大于所吸收的光子的能量。

目前,在各种各样的上转换发光基质材料,研究最广泛的是nayf4。然而,近年来,有研究表明liyf4也是很好的基质材料,因为其具有较低的声子能量,可以抑制不利于发光的非辐射弛豫过程。liyf4基质材料不仅具有强的可见光发射,也在合适的稀土离子掺杂表现出强烈的深紫外(uv)到近红外荧光发射。mahalingam等[2]将yb3 和tm3 共掺入liyf4,得到的纳米晶具有很强的上转换紫外发射。chen等[3]发现四方相liyf4:er3 在1490 nm红外光激发下的量子效率是六方相nayf4的四倍.最近,丁等[4]用熔盐法制liyf4:yb3 /ln3 (ln=er,tm,ho)微晶,也观察到较强的上转换荧光发射。因此,具有高发光效率的liyf4晶体值得关注和研究。因此选择liyf4为基质材料。

生物医学方面[5-6]。与目前使用的荧光材料相比,稀土上转换纳米材料结合了稀土离子上转换发光的特性和纳米尺度对生物体无损伤的特性,是一种新型的理想的荧光探针,有其自身的很多优点。比如使用的激发光源是近红外光,避免了生物体自发荧光的干扰,在生物组织中穿透能力好。另外,红外激发还防止了传统标记(如有机染料和量子点)中紫外激发对细胞或组织长时间照射进行伤害的问题[7]。而且,由于稀土独特的发光特性,还具有荧光寿命长、化学和光稳定性好、发射峰多等特点。这些都使得稀土上转换纳米材料在生物检测、生物成像以及疾病治疗等方面都有所应用。然而,目前报道的无机上转换纳米晶尺寸普遍过大,阻碍生物体排除途径,从而产生潜在生物体毒性,限制其生物医学应用的前景。

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2. 研究的基本内容与方案

本论文采用三氟乙酸盐热分解法,选择 liyf4作为基质材料,以er3 、tm3 作为激活剂,yb3 作为敏化剂,研究不同溶剂配比下对稀土氟化物纳米晶形貌尺寸的影响。对小尺寸纳米晶可控合成和发光性能的影响做了一些探索性的工作。具体研究工作如下:

(1)采用三氟乙酸盐热分解法制备 liyf4:20%yb3 ,2%er3 (tm3 )纳米粒子。

(2)通过调控十八烯(ode)和油酸(ode)的配比,制备出小尺寸(lt; 50 nm)的liyf4:yb,er(tm)纳米晶。采用xrd、、sem、tem、ucl等测试手段检测所制样品的晶相、形貌、尺寸大小和发光性能,尤其研究了不同溶剂配比条件下liyf4:yb, er上转换发光纳米材料的尺寸的变化,寻找最佳溶剂配比,从而合成尺寸均一的小尺寸纳米晶。

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3. 研究计划与安排

(1)开学前两周查看任务书,阅读相关文献,完成开题报告。

(2)第三周采用三氟乙酸盐热分解法制备 liyf4:20%yb3 ,2%er3 (tm3 )纳米粒子。

(3)第四到七周完成外文翻译。通过调控十八烯(ode)和油酸(oa)的配比,制备出小尺寸(lt; 50 nm)的liyf4:yb,er(tm)纳米晶。采用xrd、、sem、tem、ucl等测试手段检测所制样品的晶相、形貌、尺寸大小和发光性能。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] auzel f. upconversion and anti-stokes processeswith f and d ions in solids [j]. chemical reviews, 2004, 104(1): 139-174.

[2] mahalingam, v.; vetrone, f.; naccache, r.; speghini, a.;capobianco, j. a. lanthanide nanocrystals: colloidal tm3 /yb3 -doped liyf4 nanocrystals: multiple luminescencespanning the uv to nir regions via low-energy excitation. advancedmaterials 2010, 21, 4025-4028.

[3] chen, g.; ohulchanskyy, t. y.; kachynski, a.; agren, h.; prasad, p.n. intense visible and near-infrared upconversion photoluminescence incolloidal liyf4:er3 nanocrystals under excitation at1490nm. acs nano 2011, 5, 4981-4986.

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