[發明專利]一種納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810119267.0
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108165270A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 陳力;安西濤;李靜;唐靜;謝婉瑩;酒俊霞
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;C09K11/80;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 南小平

本發明屬于發光材料技術領域，涉及一種納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料及其制備方法。解決現有稀土上轉換發光材料納米顆粒尺寸大、熒光強度減弱、核殼結構不完整、生物組織穿透能力弱的技術問題。本發明提供氟化物及氧化物上轉換納米核殼結構的納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料。本發明還提供了上述兩種復合結構材料的制備方法。本發明的納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料與傳統方法制備的上轉換發光材料相比，顆粒小，形貌規則，分散性好，金殼超薄且完整連續，生物相容性好易于表面生物功能化，通過調節SPR吸收峰位置得到選擇性增強的熒光發射。其制備方法具有可控性好，反應溫度低，對設備要求低，原位合成操作工藝簡單等優點。

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域，具體涉及一種納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料及其制備方法。

背景技術

上轉換發光是一種獨特的非線性光學現象，由于其潛在的廣泛應用價值，近一二十年來不僅在基礎科學研究領域，在諸如非線性光學器件、發光器件、太陽能電池、催化等等應用方面，也引起了眾多科學家的格外關注。與傳統熒光探針如有機染料和量子點等相比，稀土摻雜的上轉換熒光納米材料具有化學穩定性好、發光色純度高、毒性低和Stokes位移大等優點。同時，長波-近紅外光(800-1300nm)激發條件下，生物組織穿透深度較紫外、可見光具有較大優勢，可以避免生物樣品光散射以及自發熒光的干擾，從而使檢測背景降低，信噪比提高。然而由于上轉換發光過程是多光子過程，發光中心稀土離子的吸收截面積小，f-f電偶極躍遷禁戒以及納米晶表面存在大量猝滅中心等內在因素使得熒光效率低，嚴重制約了其實際應用。于是人們希望通過優選基質，離子共摻雜，表面修飾及構筑核殼結構等等方法提高熒光強度和效率。因此復合上轉換納米材料被認為是一種極具前途的多功能材料。近年來利用金和銀等貴金屬納米結構的表面局域等離激元增強上轉換熒光發射的報道越來越多，其中大多來源于納米顆粒和納米棒與上轉換材料的復合結構。對于超薄完整的納米金殼包覆上轉換熒光納米材料的報道很少。

由于其各自的特點，上轉換納米晶@金殼復合結構具有更優越的性能。最具有代表性的就是N.J.Halas研究組，1998年首先獲得了SiO₂納米顆粒外包覆納米金殼結構，通過調節核殼直徑比，實現了表面等離激元共振吸收(surfac e plasmon resonance，SPR)峰自可見到近紅外可調。最近，Yongdong Jin研究組報道了半導體量子點及磁性材料Fe₃O₄@Au核殼結構，可能會有少量的Au³⁺離子穿透PEG層并作用于量子點表面，導致熒光性能降低的現象。Mengdai L uoshan研究組報道了多殼修飾的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂@Au@TiO₂上轉換納米晶，由于Au-NPs的SPR效應，發現了整體熒光增強現象，但是合成的納米晶尺寸大至幾百納米，并且SiO₂包覆納米晶(NS)表面吸附的是Au粒子，而不是金殼。Y.Zhang研究組發現在NSA結構中通過調節Au殼厚度使SPR峰位可調，并在近紅外區獲得熒光增強并應用于暗場成像，納米金殼形貌不夠致密。孔祥貴、徐浪平等研究了NS與Au納米粒子熒光共振能量傳遞現象。綜上，目前已知的對金殼包覆的研究大多存在納米顆粒尺寸大、熒光強度減弱、金殼結構不完整、激發光和發射光在生物組織中穿透能力弱等問題，極大限制該類材料的現實應用。

發明內容

本發明為解決現有技術中金殼包覆的稀土上轉換發光材料納米顆粒尺寸大、熒光強度減弱、核殼結構不完整、生物組織穿透能力弱的技術問題，提供一種尺寸小且具有選擇性增強熒光及連續致密的超薄金殼結構的納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

本發明提供一種納米金殼包覆上轉換納米晶復合結構材料，其為氟化物上轉換納米核殼結構，化學式為：