[发明专利]一种核壳结构磁性上转换发光双功能纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，特别涉及一种核壳结构磁性上转换纳米粒子的制备(即四氧化三铁磁核包被上转换发光壳纳米粒子)。

背景技术

稀土掺杂上转换发光纳米颗粒是一类重要的发光材料，它能够通过多光子机制将红外光转换成可见光，其特点是所吸收的光子能量低于发射光的光子能量，又称为反Stokes材料，这种发光称为反Stokes发光。随着对稀土掺杂上转换发光材料的深入研究，研究者发现可以通过掺杂一些非稀土离子(比如碱土金属离子)来调控稀土掺杂上转换纳米粒子的发光强度及颜色。近年来，上转换纳米颗粒作为一种新型的生物标记物在生物方面的应用倍受人们关注。与传统的荧光标记物(如有机染料、量子点等)所不同，上转换纳米颗粒的激发光为红外光,可以有效避免生物体自体荧光的干扰,从而提高检测的灵敏度及信噪比。红外光对生物组织还有良好的穿透能力，对生物样品造成光损伤也较小。另外，上转换纳米颗粒还具有毒性低、稳定性好、发光强度高、Stokes位移大等优点,在生物标记和生物检测等领域有着非常好的应用潜力。

近年来，磁性上转换荧光微纳米复合材料的研究在国内内外都引起了科学家的极大兴趣。将上述上转换发光材料的特殊光学性能与磁性纳米材料的磁性能结合形成一个同时具有这两大特性的复合纳米粒子，使荧光标记和磁性传导相结合，既可以实现磁性定向传输，又可以进行荧光标记和示踪的多功能载体粒子。这种纳米粒子的出现将会带来巨大的医学价值和应用收益。因此开发一种简单易得的制备磁性上转换荧光纳米粒子的方法非常具有实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便的制备核壳结构磁性上转换纳米粒子的方法，用该制备方法可以获得分散性较好、粒径小于100nm以下的纳米复合粒子。该纳米复合粒子可于生物及非生物材料的标记、分离、检测等领域。

本发明的一种核壳结构磁性上转换发光双功能纳米粒子，内核为Fe₃O₄种子或晶核，发光壳层为上转换发光纳米层，这种核壳结构磁性上转换发光双功能纳米粒子的制备方法是：

(1)采用共沉淀方法制备油酸包覆的Fe₃O₄纳米种子或晶核；

(2)采用种子诱导水热法在Fe₃O₄纳米种子或晶核表面包覆一层上转换发光层。

所述采用共沉淀方法制备油酸包覆的Fe₃O₄纳米种子、晶核的方法为：将称3.90～4.20gFeCl₃·5H₂O和2.10～2.35gFeCl₂·6H₂O溶解于80～120ml水中，通N₂除氧，然后快速滴加氨水，于70～90℃下通N₂搅拌反应40～60min，然后将1～2ml油酸滴加入反应器，继续反应40～60min，冷却至室温后加入50～100ml甲苯，分液得到油酸包覆的Fe₃O₄纳米粒子甲苯分散液，浓度为10～20mg/ml。

所述采用种子诱导水热法在Fe₃O₄纳米种子或晶核表面包覆一层上转换发光层的方法为：将20～27mmol氢氧化钠溶于30～35ml的乙醇中，搅拌待氢氧化钠完全溶解后，加入15～18ml的油酸，搅拌至溶液澄清透明，在上述溶液中加入1～5ml油酸包覆的Fe₃O₄纳米种子或晶核的甲苯分散液。随后在此溶液中加入2～5ml浓度为0.5M的Y(NO₃)₃水溶液、2～3ml浓度为0.2M的Yb(NO₃)₃水溶液、0.3～0.5ml浓度为0.2M的Er(NO₃)₃水溶液、0～3ml浓度为0.5M的MnCl₂水溶液，搅拌10～30min后，向上述混合溶液中滴加6～8ml浓度为2.4M的NaF水溶液。搅拌30min后将上述混合溶液转移到100ml水热反应釜当中，200℃下反应8～10h。反应8～10h后，冷却至室温。磁分离，倒去上层清液。用适量的乙醇和去离子水洗涤，磁分离、真空干燥得到核壳结构的磁性上转换发光双功能纳米粒子。

本发明方法具有以下特点

(1)制备方法简单易行，克服了文献方法反应条件苛刻、反应试剂毒性高的缺点。