上转换发光纳米材料的制备及其在传感器中的应用

【摘要】上转换发光纳米材料由于其发光效率高、发光寿命长、发射峰窄、Stokes位移大、化学稳定好、细胞毒性小、背景干扰小和几乎不存在光漂白等优点,被广泛用于离子和分子检测、生物标记、细胞成像及活体检测中。与普通的下转换纳米材料相比,该上转换纳米材料是用低能量的近红外光激发,发射高能量的可见光,因此,对生物组织伤害小,而且穿透能力强,是理想的荧光材料。本文以检测亚硝酸根为目的,建立了一种基于上转换发光的比率荧光法,提高了检测的准确度和灵敏度,并且在实际样品检测中得到了很好的应用。第一章主要概述了上转换纳米粒子的发光机理、制备方法、表面功能化以及其在传感器方面的诸多应用。第二章,我们通过高温法制备了NaYF4:Yb,Er上转换纳米粒子(UCNPs),由于表面有油酸覆盖,该纳米粒子只溶于环己烷,氯仿和甲苯等有机溶剂中。因此,我们又采用配体交换法,用聚丙烯酸(PAA)替代表面的油酸,将其转化为水溶性。同时我们通过改变掺杂离子,制备了发蓝光的NaYF4:Yb,Tm和发绿光的NaYF4:Yb，Ho。最后通过透射电子显微镜、选区电子衍射、X射线粉末衍射仪、红外光谱仪以及荧光光谱仪对所合成的NaYF4:Yb,Er纳米颗粒进行表征,实验结果表明,所合成的上转换纳米粒子在水溶液中具有很好的分散性,发光效率高而且发光稳定好。第三章,我们用所合成的NaYF4纳米颗粒作为探针,借助染料中性红和亚硝酸根之间的特异性反应,选择性打开NaYF4:Yb,Er位于539nm处的发射峰,而位于654nm处的发射峰保持不变,由此构建了一种比率荧光法快速准确地实现了亚硝酸根的定量分析。结果表明I539/I654与亚硝酸根浓度在一定范围内呈线性关系,其最低检测线可以达到0.2ppm,并且实现了过程中从红色到橘黄色最后到绿色的多色调控。另外,在自来水、湖水及肉制品等实际样品中亚硝酸盐的检测上也得到了令人满意的结果。
【作者】韩俊芬；
【导师】张忠平；
【作者基本信息】中国科学技术大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】上转换纳米粒子；中性红；亚硝酸根；共振能量转移；比率荧光；

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