[发明专利]一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米荧光材料的技术领域，具体涉及一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法，该纳米材料包含具有声子能量低的NaYF₄主体结构、稳定晶相的Gd³⁺、发射激子Tm³⁺、调节荧光强度的锂离子Li⁺和惰性壳层NaGdF₄。本发明的纳米材料粒子通过在稀土掺杂的NaYF₄纳米材料中引入不同浓度的小尺寸Li⁺，诱导纳米材料晶格皱缩或膨胀，直接影响稀土金属的配位环境和晶体场裂分，从而提升纳米材料的荧光强度，在波长808nm激光激发下表现出1473nm下转换荧光；同时，在波长1064nm激光激发下表现出800nm上转换荧光。

技术领域

本发明涉及纳米荧光材料的技术领域，具体涉及一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法。

背景技术

荧光成像技术从分子角度出发，利用光学探针的荧光强度作为检测、分析信号，直观、精确反映生物体内的组织结构和功能信息，为病理机制研究和医学临床诊断等相关领域提供了便利。近红外荧光成像技术因其具有快速和实时显示，高分辨率和高灵敏度，成本相对较低和使用方便等优点正在医学分子成像方面飞速发展。相较于近红外一区(NIR-I，700-1000nm)，光在近红外二区(NIR-II，1000-1700nm)生物组织自身吸收、散射弱，可极大地提高光穿透能力和成像质量，使得NIRII荧光成像逐渐成为热点研究。

迄今为止，可用于进行NIRII荧光成像的材料主要为给体-受体-给体型有机小分子荧光染料、有机共轭聚合物和稀土掺杂纳米粒子。小分子荧光染料和有机共轭聚合物因其碳-碳键形成独特的π共轭结构而具有良好的荧光、光热、光动力性能，但也正因这种庞大的共轭结构，导致合成步骤繁琐，水溶性差。稀土掺杂纳米粒子的发光来源于稀土离子的4f电子在不同能级上的跃迁，其发射带窄、光稳定性好，可通过精准筛选掺杂稀土离子调控荧光波长，但量子产率较低亟待提升。因此，设计合成具有强荧光量子产率的稀土掺杂纳米粒子具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料，通过引入不同摩尔浓度的Li⁺，诱导晶格皱缩或膨胀，改变纳米粒子的上、下转换荧光强度。

本发明的目的之二在于提供一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料的制备方法，制备工艺简便，易于调节。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料，其特征在于：该纳米材料包含具有声子能量低的NaYF₄主体结构、稳定晶相的Gd³⁺、发射激子Tm³⁺、调节荧光强度的锂离子Li⁺和惰性壳层NaGdF₄。

优选地，该纳米材料的通式为Na_(1-x)YF₄:Li_xGd_0.2Tm_0.005@NaGdF₄，其中x为0.01-0.10。

优选地，该纳米材料在波长808nm激光激发下表现出1473nm下转换荧光；在波长1064nm激光激发下表现出800nm上转换荧光。

优选地，该纳米材料的粒径为20-200nm。

本发明实现目的之二所采用的方案是：一种所述的高荧光强度的上、下转换稀土掺杂纳米材料的制备方法，包括以下步骤：