[发明专利]表面羧酸功能化的水溶性稀土掺杂氟氯化钡纳米发光材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及表面功能化的水溶性纳米发光材料及其制备方法，尤其是涉及表面羧酸功能化的水溶性稀土掺杂氟氯化钡（BaFCl）纳米发光材料及其制备方法。

背景技术

稀土掺杂的纳米颗粒，由于其发光性质稳定，斯托克偏移大，毒性低，和多色发光等特点，被广泛地应用在生物成像和荧光免疫检测等领域。作为生物荧光标记材料，纳米颗粒需要有良好的水溶性，并且表面具有能够结合生物分子的官能团，如羧基和氨基等。然而，由于绝大多数纳米发光材料是在有机溶剂条件下合成的，所以它们既不溶于水也不具有与生物分子结合的功能化表面。虽然二氧化硅包覆，层层吸附（layer by layer）和配体交换等手段，可以修饰纳米材料的表面，使之既能溶解在水中也可以连接生物分子，但是这些方法却存在着较多的问题。二氧化硅包覆的方法虽然被广泛采用，但是操作过程复杂，重复性差，并且容易导致颗粒团聚；层层吸附，操作简单，但其对生物分子不具备选择性，导致连接生物分子的混乱，而且连接的生物分子也易于游离；配体交换对生物分子具有高的选择性，但是必需在高温和惰性气氛保护下才能进行，导致实验条件比较苛刻。因此，一步合成水溶性且具有功能化表面的纳米发光材料的方法受到了国内外广泛关注。（参考文献：Meng Wang et.al. Immunolabeling and NIR-Excited Fluorescent Imaging of HeLa Cells by Using NaYF4:Yb,Er Upconversion Nanoparticles, Acs Nano 3, 1580 (2009); Zhiyong Tang et.al. Biomedical Applications of Layer-by-Layer Assembly: From Biomimetics to Tissue Engineering, Advanced Materials, 18, 3203(2006); Tierui Zhang et.al. A general approach for transferring hydrophobic nanocrystals into water, Nano Letter, 7, 3203(2007); Jianping Ge et al. One-step synthesis of highly water-soluble magnetite colloidal nanocrystals, Chemistry-a European Journal, 13, 7153 (2007)）作为碱土金属二卤化物，氟氯化钡（BaFCl）具有较低的声子能量和相对低廉的制造成本，钡离子与稀土离子的半径相匹配，铕离子掺杂的氟氯化钡微米晶也被广泛应用在X射线增显屏等领域，但是水溶性且表面功能化的氟氯化钡纳米材料的制备目前国内外均未见报道。（参考文献：Wei Chen et al. Electron migration in BaFCl:Eu²⁺ phosphors, Journal of Applied Physics，81, 3170 (1997)）本发明采用简便的溶剂热方法，利用聚丙烯酸（PAA）作为螯合剂和表面活性剂，得到了颗粒均一、单分散、水溶性且羧酸包覆的稀土掺杂氟氯化钡纳米材料。通过掺杂不同的稀土离子，该材料可以实现在可见和近红波段的强荧光发射，具有在生物体内成像，疾病早期检测，DNA测序，药物研发及传输等领域的潜在应用价值。

 

发明内容

本发明提出一种一步制备表面羧酸功能化的水溶性稀土掺杂氟氯化钡纳米发光材料的方法。

采用本发明制备的表面羧酸功能化的水溶性稀土掺杂氟氯化钡纳米发光材料的组分为：xLn³⁺-(1-x)BaFCl（其中Ln为Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb中的一种; x=0-50 mol％）。

本发明采用如下制备工艺：