TiO-,2-納米晶溶膠的制備及其光致發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf

1、量子點(半導體納米晶)具有有機熒光探針不可比擬的優(yōu)點，在生物化學、分子生物學、細胞生物學等領域受到廣泛關注。納米二氧化鈦(TiO2)作為一種研究較早的半導體納米材料，目前對其光學性質(zhì)的研究主要集中在光催化、光電轉換等方面。TiO2屬于直接躍遷禁阻的半導體，因此這種發(fā)射的量子產(chǎn)率很低(通常為10-3數(shù)量級)。常規(guī)制備方法所得產(chǎn)物粒徑往往遠大于其玻爾半徑，而且影響其發(fā)光的因素眾多，各因素之間還常存在相關性，這就導致有關TiO2納米粒子光致發(fā)

2、光的報道至今還眾說紛紜，缺乏共識，這在一定程度上限制了納米TiO2光致發(fā)光性能潛在的應用。 本論文以半導體量子點的理論和應用研究作指導，結合納米TiO2自身的理化特性，采用鈦酸四丁酯醇相強迫水解法制備了TiO2納米晶溶膠。借助透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡和X-射線粉末衍射儀等手段對產(chǎn)物進行了表征，考察了一系列制備條件和外部環(huán)境對TiO2納米晶發(fā)光性能的影響，并對相關影響的可能機理進行了討論。另外，以硫酸奎寧為參比物，測定了TiO

3、2納米晶的發(fā)光量子產(chǎn)率，參照中國藥典(2000版)，對溶膠中TiO2的含量進行了測定。最后嘗試將上述制備的TiO2納米晶作為探針，對藥用脂質(zhì)體進行了熒光標記。 本論文的主要內(nèi)容可以概括如下：1.制備在氮氣氣氛中，將Ti(OC4H9n)4緩慢滴加到由低碳醇、濃硝酸和微量水組成的混合體系中，強烈電磁攪拌得到無色透明反應前驅物；反應前驅物在配有聚四氟乙烯內(nèi)罐的高壓釜中經(jīng)200℃熱處理得到TiO2納米晶溶膠；對產(chǎn)物進行了相關物化性質(zhì)表征

4、，得出溶膠中TiO2晶粒為銳鈦礦型，粒徑不大于10nm；原子力顯微鏡照片表明反應前驅物在熱壓過程中存在由無定形向晶型轉化的過程。 2.發(fā)光性能考察實驗中發(fā)現(xiàn)，對反應前驅物進行熱壓處理是納米TiO2溶膠室溫下能發(fā)光的決定性因素；一定范圍內(nèi)，熱壓時間的延長與熱壓溫度的升高都能改善產(chǎn)物的發(fā)光性能；對于一元低碳醇，隨著碳鏈增長TiO2納米晶發(fā)光強度降低，同時伴有最大發(fā)射波長紅移；合適的反應物用量都能使TiO2納米晶獲得最佳發(fā)光性能。另外

5、，TiO2納米晶所處外部環(huán)境也對其發(fā)光性能有重大影響。在諸多因素中，體系pH值和TiO2納米晶濃度的影響尤為顯著，且這二者對發(fā)光強度的影響均呈非線性關系。TiO2納米晶在酸性環(huán)境中的發(fā)光強度較堿性環(huán)境中大，但pH值太低時也對其發(fā)光不利。TiO2納米晶濃度變化不僅影響其發(fā)光強度，而且會導致發(fā)光峰位移動。論文中對各因素的影響機理也進行了詳細討論。 3.量子產(chǎn)率及含量測定以硫酸奎寧作參比物，測得TiO2納米晶的熒光量子產(chǎn)率在激發(fā)波長3

6、30～370nm范圍內(nèi)基本保持穩(wěn)定，約為0.21；采用絡合返滴定法對不同制備條件下得到的幾種TiO2溶膠進行了定量測定，所得結果與前面性質(zhì)實驗中的結論一致。 4.應用論文最后我們嘗試以自制的TiO2納米晶溶膠標記藥用脂質(zhì)體。空白脂質(zhì)體與標記脂質(zhì)體的熒光顯微鏡照片對比顯示，用旋轉成膜法成功實現(xiàn)了TiO2納米晶對脂質(zhì)體的標記，在熒光顯微鏡下可以觀察到較清晰的熒光圖像。上述實驗結果表明，TiO2納米晶作為熒光探針用于脂質(zhì)體的標記是可行