主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
发光稀土氟化物纳米材料的合成及性能研究
小类:
能源化工
简介:
本实验主要利用稀土硝酸盐和NaF为氟源,添加EDTA为螯合剂,采用水热法,研究了以NaYF4为基质材料,利用水热法直接合成了大小可控的发光纳米晶NaYF4和NaLnF4(Ln3+=Pr3+,Y3+,Er3+),并利用扫描电镜、X射线衍射、荧光光谱仪对制得的材料进行外观、组成及上转换荧光进行了研究。研究了NaYF4掺杂Er3+;Er3+,Pr3+离子的上转换发光性能,并讨论了Er3+上转换发光机制。
详细介绍:
本作品主要是对发光稀土氟化物的合成路线和表征展开了系列工作。对稀土纳米氟化物的合成及研究主要包含两个方面:其一是获得了尽可能小的纳米粒子,掌握控制纳米粒子形貌、晶体结构等的方法,充分体现了纳米尺寸对材料结构和性能的影响;其二是设计出实验条件温和、易于重复、简便易行的稀土离子掺杂氟化物纳米荧光材料。通过掺杂可以得到不同颜色和性能的上转换发光发光材料。希望运用稀土氟化物做出性能...(查看更多)

作品专业信息

撰写目的和基本思路

本课题研究的目的:拟进行发光稀土氟化物纳米材料的合成、表征并期望其在生物检测或生物标记中得到应用。 基本思路:主要以YF3、NaYF4等为基质材料,通过掺杂不同的稀土离子、控制基质材料的相变、形貌和尺寸,来制备系列上转换发光纳米晶。并研究材料的结构和性质,探索对纳米材料的表面进行功能化修饰,并最终希望将其用于生物检测或生物标记,以期为肿瘤检测和癌症的早期诊断提供新材料、新技术和新方法。

科学性、先进性及独特之处

本作品在合成稀土氟化物纳米粒子时,用EDTA作为粒径调控手段,选用合成条件温和,产物缺陷不明显,体系稳定的水热法合成纳米级样品。利用合成的纳米材料进入生物组织的内部,进而在分子水平上揭示生命过程,对稀土氟化物纳米材料在生物标记的利用具有科学性和可行性。掺杂在氟化物基质中的稀土离子具有更小的多声子驰豫速率和更大的荧光量子效率。通过对稀土氟化物的纳米结构与发光性能的相关规律进行研究具有先进性和独创性。

应用价值和现实意义

稀土发光材料用途广泛,以应用于光源、显示、显像、光电子学器件、辐射场的探测、辐射剂量的记录和生物标记等。本作品利用我国丰富的稀土资源,自主创新对稀土充分开发利用。由于稀土氟化物做标记材料无污染,无放射性,对生物机体不产生伤害,不涉及复杂的光化学反应,所以具有发展潜力。利用它的上转换发光对生物标记的研究和应用, 对生物的内部研究具有理论意义、巨大的经济效益和临床应用潜力。

学术论文摘要

氟化物因其相对较低的声子能量和很宽的光透过性而成了优良的上转换发光基质材料。本实验主要利用稀土硝酸盐和可溶性氟化物(NaF)为氟源, 添加EDTA二钠为螯合剂,采用水热法,围绕稀土掺杂发光纳米晶的制备和表征开展系列研究工作。研究了以NaYF4为基质材料,利用水热法直接合成了大小可控的发光纳米晶NaYF4和NaLnF4 (Ln3+=Pr 3+,Y3+,Er 3+),并利用X...(查看更多)

获奖情况

1.水热法合成镍锌铁氧体工艺研究,广东化工,2011.2 2.水热法合成La、Ce掺杂镍锌铁氧体。上海有色金属,2011.2 3.稀土氟化物纳米材料制备及发光性能(已投稿) 4.Hydrothermal Synthesis and Property of Rare Earth of Fluoride NaYF4:Er3+ Nanomaterials(ISTP,已投稿)

鉴定结果

利用水热法,控制EDTA的用量,可控制NaYF4 晶体的大小,当EDTA/Ln3+为1时所得样品分散性好,粒径为50nm;然后再掺杂Er3+,Pr3+离子,获得六方相的上转换光效率高的掺杂材料。

参考文献

[1] Corstjens P L A 1VI,Zuiderwijk M,Nilsson M,et 81.Ana1.Bioehem.,2003,312(2):19l一200 [2] Reisfeld R, Jorgensen C K.Lasers and Excited States of Rare Earths[M]. Berlin: Springer, 1977. [3]汪乐...(查看更多)

同类课题研究水平概述

稀土离子纳米发光材料的研究在最近10年才出现了相关报导。并且开始时是以稀土氧化物,硫化物的材料进行研究。目前人们对新现的发光性能更加优越的稀土氟化物纳米材料更为关注。由于稀土氟化物纳米材料还属起步阶段,无论是光谱理论还是制备工艺都不完善,因此完善光谱理论、寻找新的发光体系和完善制备工艺将是其迫待解决的问题。 现在稀土纳米氟化物的合成及研究主要包含两个方面:其一是获得...(查看更多)
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