[发明专利]一种壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多功能应用型无机先进纳米材料技术领域，特别涉及一种水相中壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠掺杂镱铒铥上转换发光纳米颗粒及其制备方法，可应用于生物医学、薄膜材料、平板显示及防伪技术等领域。

技术背景

稀土上转换发光材料是一类重要的发光材料，在长波长光激发下，可持续发射波长比激发波长短的光。与有机染料和量子点相比，稀土掺杂上转换发光纳米材料由于具有优异的光学和化学稳定性、激发光能量低、较低的背景发射、高的生物组织穿透力等优越的性能，因而得到了广泛的关注。

近年来，关于稀土上转换发光材料合成研究的报道日益增多，关于该种材料应用的研究也得到人们的广泛关注。由于稀土上转换材料无法取代的优越性质，使得其在生物医药方面的应用及研究有增无减，这就要求材料应该具备单分散性、颗粒大小均一和很好的生物相容性。然而，目前为止，科学家们所合成的材料多在油相体系中，使得其具有疏水基团，极大地阻碍了该材料在生物体中的直接应用。

壳聚糖是自然界最广泛存在物质，这种天然高分子具有生物官能性和相容性、血液相容性、低毒性、微生物降解性等优良性能。而壳聚糖的派生物具有更好的生物活性和水溶性。因此，一步合成壳聚糖衍生物包覆的上转换发光材料进而实现在细胞成像、疾病的诊断与治疗、磁共振成像等生物医学领域以及薄膜材料，平板显示，防伪技术等其它领域的应用具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种可直接应用、生物相容性极好的单分散四氟钇钠掺杂镱铒铥上转换发光纳米颗粒及其制备方法。

本发明所述的壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒的结构为壳聚糖衍生物包覆的四氟钇钠掺杂镱铒铥纳米颗粒，纳米晶的直径为300-350nm，呈单晶颗粒分布，可稳定分散在水中，所述的壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖、氧羧甲基壳聚糖、氮氧羧甲基壳聚糖中的一种或几种。

本发明所述的壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒的制备方法一：

1）向反应釜中依次加入0.05-0.5g的壳聚糖衍生物和10-20mL去离子水，磁力搅拌23-30分钟；

2）向反应釜中继续加入10-20mL无水乙醇和5-15mL乙二醇，磁力搅拌25-30分钟；

3）向反应釜中再加入1.40-2.10mL浓度为0.40-0.60mol/L的Y(NO₃)₃稀土盐溶液、200-500μL浓度为0.40-0.60mol/L的Yb(NO₃)₃稀土盐溶液、50-100μL浓度为0.04-0.06mol/L的Tm(NO₃)₃稀土盐溶液和10-30μL浓度为0.04-0.06mol/L的Er(NO₃)₃稀土盐溶液，磁力搅拌25-35分钟；最后加入3-8mL浓度为0.5-2mol/L的NaF溶液，搅拌均匀；

4）控制反应釜温度100-195℃下反应24-72h，自然冷却至室温后，用去离子水离心洗涤3-4次，最后用4-6mL去离子水分散产物，即得到水相中壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒。

所述的壳聚糖衍生物为可水溶的羧甲基壳聚糖、氧羧甲基壳聚糖、氮氧羧甲基壳聚糖中的一种或几种。

上述步骤3）中NaF溶液加入量为4.90-5.10mL，步骤4）的反应温度为100℃时，得到的水相中壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒在478nm处有强发射峰。

上述步骤3）中NaF溶液加入量为4.90-5.10mL，步骤4）的反应温度为190℃时，得到的水相中壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒在808nm处有强发射峰。

本发明所述的壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒的制备方法二：在方法一的步骤1）中还向反应釜加入20-40mgNaOH，其余步骤与方法一相同。

方法二中，步骤3）中NaF溶液加入量为3.95-4.15mL时，得到的水相中壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒在808nm处有强发射峰。

方法二中，步骤3）中NaF溶液加入量为5.95-6.15mL时，得到的水相中壳聚糖衍生物包覆的单分散四氟钇钠发光纳米颗粒在478nm处有强发射峰。