张洪松:硅掺杂对Zn2Ga2.98Ge0.75-xSixO8:Cr0.023+纳米粒子余辉发光性能及潜在生物成像应用影响的研究论文

张洪松:硅掺杂对Zn2Ga2.98Ge0.75-xSixO8:Cr0.023+纳米粒子余辉发光性能及潜在生物成像应用影响的研究论文

本文主要研究内容

作者张洪松(2019)在《硅掺杂对Zn2Ga2.98Ge0.75-xSixO8:Cr0.023+纳米粒子余辉发光性能及潜在生物成像应用影响的研究》一文中研究指出:近年来,近红外长余辉发光材料因其余辉发射波长刚好落在第一生物窗口(650-1000nm)范围内,进行生物成像时,不需要外部激发就能够得到实时图像,能够有效避免生物组织自体荧光现象对成像质量的影响,操作更加便捷,成像效果也优于基于上转换发光等材料的光学成像技术。在众多材料中表现最为突出的是余辉发射波长位于700 nm的铬掺杂镓锗酸锌(ZGGO:Cr3+)近红外长余辉纳米粒子,因其优异的性能(余辉持续时间超过15 h),已实现了活体生物余辉高质量成像,显示该纳米材料在肿瘤诊断和治疗领域具有潜在的应用前景。为了满足ZGGO:Cr3+长余辉纳米粒子在生物医学领域中的应用要求,需要该纳米粒子在液体体系(如水溶液和血液)中,既要具有好的余辉性能,同时也要其在溶液中具有好的分散性。目前,常用的解决方案是在ZGGO:Cr3+裸纳米粒子表面包覆SiO2薄层,在水溶液中SiO2薄层表面形成的硅羟基基团会提高纳米粒子在溶液中的分散性,形成稳定存在的胶体。然而,上述工艺比较繁琐、费时费力,目前如何制备在溶液体系同时具有优良的余辉性能和好的稳定分散性的ZGGO:Cr3+裸纳米粒子仍然是一个难点问题。本文通过水热法结合后期真空热处理的手段制备了不同浓度(x=0,0.025,0.05,0.075,0.10,0.125,0.15)Si掺杂镓锗酸锌纳米粒子(Zn2Ga2.98Ge0.75-xSixO8:Cr3+0.02,缩写为ZGGSO:Cr3+)。实验发现,材料中每个纳米粒子呈现近球形,晶粒尺寸分布在4458nm范围内。通过光谱测试发现,所有样品在700 nm附近可观察到窄带和宽带的叠加近红外光发射,其分别归属于Cr3+离子2E和4T2能级到4A2能级的跃迁。通过光谱分析发现,Cr3+离子取代的格位处于中等强度晶体场环境之中,并且随着Si掺杂浓度的增加,晶体场强度逐渐变弱,即Si掺杂对晶体环境起到了一定的调控作用。分析余辉衰减曲线、热释发光曲线和发光动力学测试结果能够得到,x=0.025样品具有最佳的余辉性能(最长的余辉时间),其原因可以分为两方面,一方面是因为Si掺杂引起了材料中陷阱分布的变化,导致更多的反替位缺陷出现;另一方面是Si掺杂有效提升了陷阱与发光中心Cr3+离子之间的能量传递几率。针对ZGGSO:Cr3+纳米粒子进行水分散性测试得到:x=0,0.025和0.10样品水溶液在静置处理之后光致发光强度均出现了不同程度的衰减,但是x=0.10样品的发光强度衰减速率明显小于其它两组样品;并且当静置处理时间达到960 min时,三种样品溶液的发光强度依次衰减为初始值的30%,37%和60%。另外,表面电势测量显示,随着Si掺杂浓度的增加,表面电势值随之增大,由未掺杂样品的5 mV增长至x=0.10样品的37mV左右。综上所述,Si掺杂能够有效提升裸纳米粒子在水溶液中的分散性能,即本次设计的ZGGSO:Cr3+纳米粒子在生物成像领域具有潜在的应用价值。

Abstract

jin nian lai ,jin gong wai chang yu hui fa guang cai liao yin ji yu hui fa she bo chang gang hao la zai di yi sheng wu chuang kou (650-1000nm)fan wei nei ,jin hang sheng wu cheng xiang shi ,bu xu yao wai bu ji fa jiu neng gou de dao shi shi tu xiang ,neng gou you xiao bi mian sheng wu zu zhi zi ti ying guang xian xiang dui cheng xiang zhi liang de ying xiang ,cao zuo geng jia bian jie ,cheng xiang xiao guo ye you yu ji yu shang zhuai huan fa guang deng cai liao de guang xue cheng xiang ji shu 。zai zhong duo cai liao zhong biao xian zui wei tu chu de shi yu hui fa she bo chang wei yu 700 nmde ge can za jia du suan xin (ZGGO:Cr3+)jin gong wai chang yu hui na mi li zi ,yin ji you yi de xing neng (yu hui chi xu shi jian chao guo 15 h),yi shi xian le huo ti sheng wu yu hui gao zhi liang cheng xiang ,xian shi gai na mi cai liao zai zhong liu zhen duan he zhi liao ling yu ju you qian zai de ying yong qian jing 。wei le man zu ZGGO:Cr3+chang yu hui na mi li zi zai sheng wu yi xue ling yu zhong de ying yong yao qiu ,xu yao gai na mi li zi zai ye ti ti ji (ru shui rong ye he xie ye )zhong ,ji yao ju you hao de yu hui xing neng ,tong shi ye yao ji zai rong ye zhong ju you hao de fen san xing 。mu qian ,chang yong de jie jue fang an shi zai ZGGO:Cr3+luo na mi li zi biao mian bao fu SiO2bao ceng ,zai shui rong ye zhong SiO2bao ceng biao mian xing cheng de gui qiang ji ji tuan hui di gao na mi li zi zai rong ye zhong de fen san xing ,xing cheng wen ding cun zai de jiao ti 。ran er ,shang shu gong yi bi jiao fan suo 、fei shi fei li ,mu qian ru he zhi bei zai rong ye ti ji tong shi ju you you liang de yu hui xing neng he hao de wen ding fen san xing de ZGGO:Cr3+luo na mi li zi reng ran shi yi ge nan dian wen ti 。ben wen tong guo shui re fa jie ge hou ji zhen kong re chu li de shou duan zhi bei le bu tong nong du (x=0,0.025,0.05,0.075,0.10,0.125,0.15)Sican za jia du suan xin na mi li zi (Zn2Ga2.98Ge0.75-xSixO8:Cr3+0.02,su xie wei ZGGSO:Cr3+)。shi yan fa xian ,cai liao zhong mei ge na mi li zi cheng xian jin qiu xing ,jing li che cun fen bu zai 4458nmfan wei nei 。tong guo guang pu ce shi fa xian ,suo you yang pin zai 700 nmfu jin ke guan cha dao zhai dai he kuan dai de die jia jin gong wai guang fa she ,ji fen bie gui shu yu Cr3+li zi 2Ehe 4T2neng ji dao 4A2neng ji de yue qian 。tong guo guang pu fen xi fa xian ,Cr3+li zi qu dai de ge wei chu yu zhong deng jiang du jing ti chang huan jing zhi zhong ,bing ju sui zhao Sican za nong du de zeng jia ,jing ti chang jiang du zhu jian bian ruo ,ji Sican za dui jing ti huan jing qi dao le yi ding de diao kong zuo yong 。fen xi yu hui cui jian qu xian 、re shi fa guang qu xian he fa guang dong li xue ce shi jie guo neng gou de dao ,x=0.025yang pin ju you zui jia de yu hui xing neng (zui chang de yu hui shi jian ),ji yuan yin ke yi fen wei liang fang mian ,yi fang mian shi yin wei Sican za yin qi le cai liao zhong xian jing fen bu de bian hua ,dao zhi geng duo de fan ti wei que xian chu xian ;ling yi fang mian shi Sican za you xiao di sheng le xian jing yu fa guang zhong xin Cr3+li zi zhi jian de neng liang chuan di ji lv 。zhen dui ZGGSO:Cr3+na mi li zi jin hang shui fen san xing ce shi de dao :x=0,0.025he 0.10yang pin shui rong ye zai jing zhi chu li zhi hou guang zhi fa guang jiang du jun chu xian le bu tong cheng du de cui jian ,dan shi x=0.10yang pin de fa guang jiang du cui jian su lv ming xian xiao yu ji ta liang zu yang pin ;bing ju dang jing zhi chu li shi jian da dao 960 minshi ,san chong yang pin rong ye de fa guang jiang du yi ci cui jian wei chu shi zhi de 30%,37%he 60%。ling wai ,biao mian dian shi ce liang xian shi ,sui zhao Sican za nong du de zeng jia ,biao mian dian shi zhi sui zhi zeng da ,you wei can za yang pin de 5 mVzeng chang zhi x=0.10yang pin de 37mVzuo you 。zeng shang suo shu ,Sican za neng gou you xiao di sheng luo na mi li zi zai shui rong ye zhong de fen san xing neng ,ji ben ci she ji de ZGGSO:Cr3+na mi li zi zai sheng wu cheng xiang ling yu ju you qian zai de ying yong jia zhi 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自东北师范大学的张洪松,发表于刊物东北师范大学2019-07-08论文,是一篇关于长余辉发光论文,光致发光论文,水分散性论文,热释发光论文,东北师范大学2019-07-08论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自东北师范大学2019-07-08论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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