稀土摻雜二氧化硅熒光微球的可控制備及其熒光性能研究.pdf

1、近年來,隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)、材料科學(xué)的的飛速發(fā)展以及各種先進(jìn)熒光檢測(cè)技術(shù)和儀器的應(yīng)用,熒光標(biāo)記技術(shù)已逐漸成為熒光標(biāo)記材料領(lǐng)域一種常用的分析測(cè)試手段。稀土摻雜的二氧化硅熒光微球因其穩(wěn)定性好、生物相容性高、發(fā)光強(qiáng)度優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用熒光標(biāo)記材料中。但是，針對(duì)于不同的的被標(biāo)記物,對(duì)作為標(biāo)記材料的熒光微球有著不同的限制條件,為實(shí)現(xiàn)二氧化硅熒光微球高效廣泛的應(yīng)用,就要求其在形貌、尺寸大小、發(fā)光性能等方面實(shí)現(xiàn)可控性。本文在溶膠凝膠法制備單分

2、散二氧化硅微球的基礎(chǔ)上,主要探索了稀土摻雜二氧化硅熒光微球的控制合成技術(shù),分別制備了SiO2:Re3+、SiO2@SiO2:ReX3Y和ReX3Y@SiO2型三類單分散熒光微球（Re表示稀土,X表示第一配體,Y表示第二配體）,對(duì)其合成方法、形貌以及微球尺大小的控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析和表征,并初步探討了這三種熒光微球在硅橡膠中的熒光標(biāo)記應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）通過溶膠凝膠法制備了單分散二氧化硅微球,并考察了正硅酸乙酯（TE

3、OS）濃度、氨水濃度、反應(yīng)溫度和溶劑配比對(duì)微球尺寸大小、粒徑分布均勻性以及球形度的影響。通過正交試驗(yàn)探究了較小粒徑和單分散性較好的二氧化硅微球的最佳反應(yīng)條件,并且通過溶膠種子法控制合成了不同粒徑大小的單分散二氧化硅微球。在此基礎(chǔ)上,通過改進(jìn)的溶膠種子法制備了稀土離子摻雜的二氧化硅熒光微球SiO2:Re3+,該熒光微球粒單分散性和球形度均較好,其粒徑范圍可以控制在85-510nm之間的各個(gè)區(qū)間內(nèi),通過摻雜不同種稀土離子制備出不同發(fā)光顏色的

4、熒光微球,通過改變稀土離子摻雜量控制其發(fā)光強(qiáng)度,其中SiO2:Eu3+微球的最佳稀土摻雜濃度為5mol％。
　　（2）通過改進(jìn)的溶膠種子法制備出了以稀土配合物為殼層的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen,這種熒光微球具有較好的球形度和單分散性,微球表面孔徑約2.9nm的介孔二氧化硅,其粒徑范圍可以控制在77-595nm之間的各個(gè)區(qū)間內(nèi),該熒光微球表現(xiàn)出較強(qiáng)的Eu3+特征紅光發(fā)射峰,其發(fā)光強(qiáng)度隨稀土配合物濃度

5、的增加而增加,當(dāng)稀土摻雜濃度超過7mol%時(shí)發(fā)生濃度淬滅。通過改進(jìn)的溶膠種子法制備出了以稀土配合物為內(nèi)核的核殼結(jié)構(gòu)熒光微球Eu(DBM)3phen@SiO2,這種熒光微球單分散性和球形度均較好,其粒徑范圍可以控制在75-534nm之間的各個(gè)區(qū)間內(nèi),該熒光微球表現(xiàn)出強(qiáng)的Eu3+的特征紅光發(fā)射峰。通過比較SiO2:Eu3+、SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen、Eu(DBM)3phen@SiO2三種熒光微球的結(jié)構(gòu)、粒徑、發(fā)光性能,實(shí)

6、驗(yàn)結(jié)果表明相同粒徑的這些熒光微球表面硅羥基數(shù)量相對(duì)于純二氧化硅微球沒有較大變化,說明摻雜稀土離子不會(huì)影響二氧化硅微球的表面活性,且SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen熒光微球的熒光強(qiáng)度最高。
　?。?）通過硅橡膠復(fù)合加工技術(shù)將SiO2:Eu3+、SiO2@SiO2:Eu(DBM)3phen和Eu(DBM)3phen@SiO2三種熒光微球作為填料制備填充熒光硅橡膠,并通過激光共聚焦掃描顯微鏡表征熒光微球在硅橡膠中的分散情況,