[发明专利]基于稀土掺杂氟钆化钠核壳结构的双模式纳米荧光标记材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土掺杂氟钆化钠(NaGdF₄)核壳结构纳米荧光标记材料及其制备，尤其是涉及使稀土掺杂氟钆化钠纳米荧光标记材料具备上转换和下转换双模式发光的方法。

背景技术

稀土掺杂的碱金属稀土氟化物纳米颗粒是一种新型的发光材料，在绿色照明光源、纳米光电子器件、平板显示、生物医学成像、生物标记和鉴定等方面有着广阔的应用前景，受到国内外学者的普遍关注。其中氟钆化钠(NaGdF₄)具有稳定的物理化学性能，较低的声子能量，是一种良好的发光基质。钆离子(Gd³⁺)具有较大的能级间隔，常作为一种敏化离子而实现其它稀土离子(Eu³⁺，Dy³⁺，Tb³⁺等)的下转化发光；同时可以通过镱离子(Yb³⁺)和上转换稀土离子(Er³⁺，Tm³⁺，Ho³⁺等)的共掺，在氟钆化钠基质中实现高效的稀土离子上转换发光；而且由于钆离子的良好磁性能，使得稀土掺杂的氟钆化钠纳米材料可以作为一种有效的磁对比试剂，在磁共振生物成像等领域也有着潜在的应用价值。故而，稀土掺杂的氟钆化钠纳米颗粒有望成为一种集上转换、下转换发光和磁性能于一身的多功能纳米材料。但是，目前大多数的研究成果都是将上转换和下转换的稀土离子分别掺入到氟钆化钠纳米晶中，来实现掺杂稀土离子各自的上转换和下转换发光，不能将上转换和下转换发光集成到同一纳米颗粒中，因而无法实现稀土掺杂的氟钆化钠纳米材料的多功能化。同时合成的纳米颗粒大都是非水溶性的，这很大程度上限制了它们在生物标记等方面的应用(参考文献：Fiorenzo Vetrone et al.The Active-Core/Active Shell Approach：A Strategy toEnhance the Upconversion Luminescence in Lanthanide-Doped Nanoparticles，Advanced Functional Materials，19，1-6(2009)；Chenghui Liu et al.Morphology-andphase-controlled synthesis of monodisperse lanthanide-doped NaGdF₄ nanoparticleswith multicolor photoluminescence，Journal of Materials Chemistry，19，489-496(2009))。本发明采用高温共沉淀的合成方法，在油酸和十八烯的混合溶液中，能得到一种形貌均一的、单分散的稀土掺杂氟钆化钠纳米颗粒，通过将上转换稀土离子(Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺等)和下转换稀土离子(Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Sm³⁺等)分别掺杂到纳米颗粒的内核和壳层中，可以实现集上转换和下转换发光于一身的可应用于异相荧光免疫分析或均相荧光共振能量传递等方面的氟钆化钠核壳结构的双模式纳米荧光标记材料。

发明内容

本发明提出一种使单分散的稀土掺杂氟钆化钠纳米晶同时具备强的上转换和下转换双模式发光的方法以及稀土掺杂氟钆化钠核壳结构双模式纳米荧光标记材料的制备工艺。

采用本发明制备的氟钆化钠纳米晶内核和核壳结构纳米晶双模式纳米荧光标记材料的组分为：xRE³⁺-(1-x)NaGdF₄(其中RE＝Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb；x＝0-50mol％)。

本发明采用如下制备工艺：