稀土上转换纳米材料组会报告
稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用
稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用一、本文概述随着科技的快速发展，稀土上转换发光纳米材料（Upconversion Luminescent Nanomaterials, UCNMs）因其在生物医学成像领域的独特优势，日益受到研究者们的关注。
本文旨在深入探讨稀土上转换发光纳米材料的制备方法，并系统阐述其在生物医学成像中的应用。
我们将从材料合成的角度出发，详细介绍不同制备方法的优缺点，以及如何通过优化制备过程来提高纳米材料的性能。
我们还将重点分析稀土上转换发光纳米材料在生物医学成像中的实际应用，包括其在细胞标记、活体成像以及疾病诊断等方面的最新研究进展。
通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的视角，以理解稀土上转换发光纳米材料在生物医学成像领域的发展现状和未来趋势。
二、稀土上转换发光纳米材料的制备稀土上转换发光纳米材料，作为一种独特的纳米发光材料，其独特的发光性质使其在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。
制备这种纳米材料的关键在于精确控制其组成、形貌和尺寸，以实现高效的上转换发光性能。
一般来说，稀土上转换发光纳米材料的制备主要包括以下几个步骤：选择合适的稀土离子作为发光中心，如Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺等，这些离子具有丰富的能级结构和独特的发光特性。
选择合适的基质材料，如NaYF₄、NaLuF₄等，这些基质材料具有良好的化学稳定性和较高的声子能量，有利于实现高效的上转换发光。
在制备过程中，通常采用溶液法、热分解法、溶胶-凝胶法等化学方法来合成稀土上转换发光纳米材料。
其中，热分解法是一种常用的制备方法，它通过高温热解稀土离子的有机盐，得到高质量的纳米晶体。
为了进一步提高上转换发光性能，研究者还常常采用表面修饰、核壳结构等方法对纳米材料进行改性。
在制备过程中，还需要注意控制实验条件，如反应温度、反应时间、溶剂种类等，以实现对纳米材料形貌、尺寸和发光性能的有效调控。
稀土上转换发光材料研究进展
稀土上转换发光材料研究进展作者：张晓君来源：《科技资讯》 2011年第27期张晓君(东北电力大学化学工程学院吉林省吉林市 132012)摘要:本文简要介绍了稀土上转换发光材料的研究进展,并对其作为生物分子荧光标记探针的应用进行了探讨。
关键词:上转换材料稀土研究进展中图分类号:O482 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0052-01稀土上转换发光材料是指材料吸收能量较低的光子时却能够发出较高能量的光子的材料,或者也可以说是受到某种光激发时,材料可以发射比激发光波长短的荧光材料。
由此可知,上转换发光的本质是一种反Stokes发光。
一般来说,稀土离子上转换发光所用介质是晶体或玻璃态物质,通过激发态吸收或者各种能量的传递过程,稀土离子被激发至高于泵浦光子能量的能级,向下跃迁而发射上转换荧光。
早在1959年,就已经出现了利用960nm的红外光激发多晶ZnS,观察到了525nm绿色发光的报道。
但由于早期最好的上转换材料的发光效率还不超过1‰,并且由于发光二极管的发射峰与上转换材料的激发峰匹配的不是特别理想,因此并没有达到实用化的水平。
1962年,上转换发光现象又在硒化物中得到了进一步的证实,红外辐射转换成可见光的效率达到了相当高的水平。
1966年,Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时意外发现,当基质材料中掺入Yb3+离子时,Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时,可见发光几乎提高了两个数量级,由此正式提出了“上转换发光”的观点。
在此后的十几年内,上转换材料就发展成为了一种把红外光转变为可见光的有效材料,并且达到了实用的水平。
例如,上转换材料与发红外光的Si-GaAs发光二极管(LED)配合,能够得到绿光,其效率可以与GaP发光二极管媲美,这可以说是很大的突破。
它还可以用于各类半导体激光器的红外检测、红外发光二极管发射光跟踪、YAG等大型激光器的校对等。
20世纪90年代初,利用上转换材料实现激光输出获得了令人振奋的成果:不仅在低温下(液氮温度),于光纤中实现了激光运转,而且在室温下,在氟化物晶体中也成功地获得了激光运转,光-光转换效率超过了1%,高达1.4%,从而使红外激发上转换材料在显示、光计算和信息处理等领域显示了广泛的实用前景。
稀土上转换发光纳米材料
“稀土上转换发光纳米材料”资料合集目录一、稀土上转换发光纳米材料的应用二、稀土上转换发光纳米材料用于近红外光激发的光动力治疗联合肿瘤基因治疗的研究三、稀土上转换发光纳米材料用于小动物成像研究四、稀土上转换发光纳米材料及生物传感研究进展五、稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展六、稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用稀土上转换发光纳米材料的应用随着社会的快速发展，能源问题已成为全球关注的焦点。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力。
有机太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，因其独特的优点和潜在的应用前景，受到了广泛关注。
本文将对有机太阳能电池的研究现状与进展进行简要概述。
有机太阳能电池是一种利用有机材料制成光电转换器件的太阳能电池。
相较于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有质量轻、可弯曲、制备工艺简单等优点。
同时，有机材料种类繁多，可选择性广，有助于实现低成本、高性能的太阳能电池制备。
目前，有机太阳能电池的研究主要集中在以下几个方面：材料设计：针对有机太阳能电池的光电转换效率、稳定性等性能指标，设计并合成新型有机材料是关键。
研究人员通过分子设计、材料掺杂等技术手段，不断提高有机材料的吸收能力、电荷传输性能和稳定性。
界面工程：界面结构对有机太阳能电池的性能具有重要影响。
研究人员通过优化电极界面、活性层与电极之间的界面结构，降低界面电阻，提高电荷的收集效率。
器件结构：器件结构是影响有机太阳能电池性能的重要因素之一。
目前常见的器件结构有单层结构、双层结构和多层结构等。
研究人员通过优化器件结构，提高光电转换效率和稳定性。
工艺优化：制备工艺对有机太阳能电池的性能和成本具有重要影响。
研究人员通过优化制备工艺，实现低成本、高效、大规模的制备。
近年来，有机太阳能电池的研究取得了显著进展。
在材料设计方面，新型有机材料不断涌现，光电转换效率得到了显著提升。
在界面工程和器件结构方面，通过优化设计，提高了电荷的传输和收集效率，同时降低了能量损失。
稀土材料在纳米领域的应用研究进展
稀土材料在纳米领域的应用研究进展引言纳米材料是指至少在一维、二维或三维空间中的至少一个方向上具有尺寸小于100纳米的材料。
由于其独特的尺寸效应和表面效应，纳米材料在许多领域具有广泛的应用潜力。
稀土元素由于其特殊的电子结构和磁性性质，在纳米领域也得到了广泛的关注和研究。
本文将介绍稀土材料在纳米领域的应用研究进展。
稀土材料的纳米制备方法稀土材料的纳米制备方法主要包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法包括气相法、溅射法、磁控溅射法等，通过对稀土材料进行加热、蒸发或溅射等操作，使其在凝聚态下呈现纳米尺寸。
而化学方法包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等，通过调节化学反应条件，使稀土材料以纳米尺寸形式沉淀或合成出来。
稀土材料在纳米领域的应用1. 磁性材料稀土材料在纳米领域具有良好的磁性能，可以制备出高性能的磁性材料。
例如，通过控制稀土材料的纳米颗粒尺寸和形貌，可以制备出高强度、高饱和磁感应强度的永磁材料。
此外，稀土材料的纳米颗粒还可以用于制备磁记录材料、磁性流体等，具有广泛的应用前景。
2. 光学材料稀土材料在纳米领域也具有良好的光学性能，可以制备出具有特殊光学性质的材料。
例如，通过控制稀土材料的纳米颗粒尺寸和形貌，可以制备出具有发光性质的纳米材料。
这些纳米发光材料在生物医学领域具有广泛的应用，可以用于生物成像、光动力治疗等。
3. 催化材料稀土材料在纳米领域还具有良好的催化性能，可以制备出高效的催化剂。
例如，通过将稀土材料制备成纳米颗粒或纳米薄膜，可以提高其催化活性和选择性。
这些纳米催化剂可以应用于催化剂载体、催化剂反应器等领域，具有重要的应用价值。
4. 电子材料稀土材料在纳米领域还可以应用于电子材料领域。
通过控制稀土材料的纳米颗粒尺寸和形貌，可以制备出具有特殊电子性能的材料。
例如，稀土材料的纳米颗粒可以用于制备电子器件中的电极材料、存储介质等，在电子技术领域具有广泛的应用潜力。
稀土材料在纳米领域的挑战和展望尽管稀土材料在纳米领域具有广泛的应用潜力，但仍面临一些挑战。
上转换纳米材料
上转换纳米材料上转换纳米材料是一种能够将低能量光转换为高能量光的材料。
这种材料通常被应用于光学成像、生物标记、激光器等领域。
上转换纳米材料的制备方法多种多样，包括溶剂热法、溶胶凝胶法、热分解法等。
其中，溶剂热法是一种常用的制备方法，通过在高温高压的条件下使原料溶液中的金属离子和稀土离子发生共沉淀反应，形成上转换纳米材料。
上转换纳米材料在生物医学领域有着广泛的应用。
例如，将上转换纳米材料修饰在纳米载体上，可以用于肿瘤的早期诊断。
由于上转换纳米材料具有较窄的发射光谱和较窄的吸收光谱，因此可以通过调节其组分和结构来实现针对性的生物成像。
此外，上转换纳米材料还可以用于光动力疗法，通过将其注射到患部并照射相应波长的激光光源，实现对肿瘤的精准治疗。
除了在生物医学领域，上转换纳米材料还被广泛应用于光学成像领域。
由于上转换纳米材料具有较高的光学稳定性和较窄的发射光谱，因此可以用于提高光学成像的分辨率和灵敏度。
例如，将上转换纳米材料修饰在纳米探针上，可以用于细胞内器官的高分辨率成像，有助于深入了解细胞内部的结构和功能。
此外，上转换纳米材料还可以用于激光器领域。
由于上转换纳米材料具有较高的光学增益和较窄的发射光谱，因此可以用于提高激光器的输出功率和波长选择性。
例如，将上转换纳米材料掺杂到激光介质中，可以实现对激光器的性能优化，有助于提高激光器的工作效率和稳定性。
总之，上转换纳米材料是一种具有广泛应用前景的材料，其在生物医学、光学成像、激光器等领域均有着重要的应用价值。
随着制备技术的不断进步和应用需求的不断增加，相信上转换纳米材料将会在更多领域展现出其独特的优势和潜力。
稀土上转换发光纳米材料的研究
65k
210k -
氩离子泵浦
PA泵浦 PA泵浦
551nm绿光
红光 红蓝光
6
在室温下，在氧化物等晶体中也成功地获得了激光运转， 上转换发光效率超过了1％，高达1.4％。
年份 上转换材料 泵浦 双波长1540nm和 1054 nm泵浦 1054nm泵浦 810nm泵浦 上转换发光 670nm红光 649nm红光 551nm绿光
PEI／NaYF4：Yb3+，Er3+纳米微粒
19
不同水热处理时间的产物比较
20
• 操作简单，反应条件温和、可制备的材料种类多， 液相法 产物通常纯度比较高、微粒的粒径和表面属性比 较容易控制。
13
3.2 比较常用的几种液相制各方法：
1）水热/溶剂热法 2）沉淀法 3）溶胶—凝胶法 4）微乳液法
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3.2.1 水热/溶剂热法
在特制的密闭反应容器（如高压釜） 中，以水或有机溶剂作为反应介质， 在高温高压下进行化学反应的一种方 法。 样品的扫描电镜图 a、 55000倍 b、 220000倍
5
1、2
20世纪 90年代初： 在低温下(液氮温度) 在掺Er3+：CaF2晶体中上转换发光效率高达25%。
年份
上转换材料
温度 90K
泵浦 半导体LD 泵浦
上转换发光 850nm
1989 掺Er3+：LiYF4 晶体
1989 掺Er3+：LiYF4 晶体
1990 掺Er3+：CaF2晶体 1992 掺Pr3+：LaCl3 晶体
15
3.2.2 沉淀法
张俊文等制备的纳米上转换 发光材料Y2O2S：Yb，Er
16
稀土在纳米尺度下“闪光”——记北京大学严纯华团队
多 色上转 换发 光 。
骄人 的成 就得 到 了国 家和社会 的认 可 。 自１９ 年 国 家启 动９ ３ 目以来 ，作 为 首席科 学 家 ，严 纯华 ９８ ７项 教授 先后 承担 了两期 “ 土功 能材料 ” 的 重点基 础 科 学研 究发 展规 划 （７ 项 目） 稀 ９３ 。他 领 衔 的 “ 土 资 稀 源高效利 用和 绿 色分 离的科 学基 础” 项 目作 为９ ３ 大科 学 目标 导 向项 目也将 于近 期启 动 。严 纯华教 授 ７重
制 表 面 和 形 貌 ，往 往 能 够 带 来 性 质 上 的 巨 大 变
化 。 ”
严 纯华 的稀土 纳米 功 能材料 研 究 正是 基 于这
样的原理 。从 １９ 年开始 ，他带领 的团队建立了 ９５
一
系列合成方法 ，能够可控地制备具有纳米结构 的稀土材料 ，并且有效地控制它们 的尺寸 、形貌
为我 国稀 土提 取和 分 离技 术居世 界领 先 水平做 出了 巨大 的贡献 。２ １ 年严 纯华教 授 当选的 中科 院院 士 。 ０１
严纯华教授１ 岁考入北京大学化学 系，从此就没有 离开过北大。他师从徐光宪院士、李标 国教授 ７ 和 吴瑾光教授进行萃取络合物化学、稀 土分 离最优化设计理论和应用方面的学习和研究工作 ，在北大 获得 了理学学士、硕士、博士学位。他发展 了徐光宪院士创建的 “ 串级萃取理论” ，使之适用于重稀土 元 素的分 离；实现 了中重稀 土 串级萃取 工艺参数 的准确设计 与高纯重稀 土的大规模 工业生产 ；提 出 “ 联动萃取工艺”的设计和控制方法；建立稀土纳米晶的可控制备方法 ，系统研究了 “ 系收缩”效应 镧 对稀土纳米晶的结构影响规律 ；发现稀 土晶发光主要 受到表 面晶格对称性破损控制 ，实验上率先证 实
稀土材料在纳米技术中的应用及研究
稀土材料在纳米技术中的应用及研究引言纳米技术作为一种新兴的科学技术，已经在多个领域中展示出巨大的潜力。
其中，稀土材料作为纳米技术的关键材料之一，受到了广泛的研究关注。
本文将深入探讨稀土材料在纳米技术中的应用以及相关研究进展。
稀土材料的特性稀土材料是指具有稀土元素的化合物或合金。
稀土元素由于其电子结构的特殊性，具有许多独特的物理和化学特性。
稀土材料具有较高的磁性和光学性能，因此在纳米技术中具有广泛的应用前景。
稀土材料在纳米材料中的应用1. 磁性纳米材料稀土材料的高磁性使其在磁性纳米材料中具有重要的应用价值。
稀土磁性纳米颗粒具有较强的磁性和磁导率，被广泛用于磁性材料、磁记录介质、磁传感器等领域。
例如，将稀土磁性纳米颗粒用于制备高性能的磁记录介质，可以实现更高密度的数据存储。
2. 光学纳米材料稀土材料具有良好的光学性能，在纳米光学材料中也有着广泛的应用。
稀土离子在纳米材料中的掺杂可以调控材料的发光性能，从而用于发光材料、荧光探针、激光器等领域。
利用稀土材料的上转换发光机制，可以实现太阳能的高效转换。
3. 催化剂稀土材料在纳米催化剂中也有着重要的应用。
稀土催化剂具有较高的表面活性，能够提高催化反应的效率。
稀土材料在纳米催化剂中的设计和调控，可以用于提高化学反应的选择性和活性，从而实现高效催化。
4. 生物医药稀土材料在纳米医药领域中的应用也引起了研究人员的关注。
一方面，稀土材料具有较好的生物相容性，可以用于生物成像和生物探测。
另一方面，稀土材料的光学性质和磁性性质使其在药物传递和肿瘤治疗等方面具有潜在的应用价值。
稀土材料在纳米技术中的研究进展1. 稀土材料的合成方法随着纳米技术的发展，研究人员提出了多种方法来合成稀土材料的纳米颗粒。
常见的合成方法包括溶胶-凝胶法、热分解法、水热法等。
通过不同的合成方法，可以控制稀土材料纳米颗粒的形貌、粒径和分散性。
2. 稀土材料的表征与修饰对稀土材料的纳米颗粒进行表征和修饰，可以为其在纳米技术中的应用提供支持。
典型纳米材料举例-上转换发光材料
上转换发光材料的应用（一）
基于上转换发光的活体成像技术
上转换发光材料的应用（一）
上转化纳米材料 料在 肿瘤靶向成像中 的应用
上转换发光材料的应用（二）
防伪技术
掺有稀土元素的红外上转换材料配制成无 色的油墨
发展趋势
目前, 上转换理论日趋完善, 新产品层出 不穷。随着节能环保成为发展主流, 稀土 材料越来越受到重视, 如果能对稀土离子 的电荷迁移带做充分研究,利用它对激发 光能量的宽带吸收和对稀土激活离子的 能量传递, 提高发光效率, 将带来巨大的 发展前景
典型纳米材料之--
-
稀介绍 制备方法 测试与表征方法 应用举例 发展趋势
稀土上转换发光背景介绍
什么是上转换发光材料？
上转换发光，即: 反斯托克斯发光（AntiStokes），由斯托克斯 定律而来。斯托克斯 定律认为材料只能受 到高能量的光激发， 发出低能量的光，换 句话说，就是波长短 的频率高的激发出波
分类
根据基质材料可分为5类, 包括氟化物、 氧化物、氟氧化物、卤化物和含硫化合 物。
其中就上转换发光效率而言, 一般认为氯 化物＞氟化物＞氧化物, 这是单纯从材料 的声子能量方面来考虑的, 这个顺序恰与
机理
可以把上转换过程归结为三种形式: 激发态吸收、能 量传递及光子雪崩
上转换材料BaF2:Yb3+,Er3+的合成
（a）水热法所制备样品的SEM 图（b）溶剂热热法所制备样品的SEM 图
上转换发光材料的应用
电光源照明 大屏幕显示器材料 夜明材料 电视显色材料 X射线荧光粉与闪烁
生物成像 防伪技术 红外探测 显示技术
上转换发光材料的应用（一）
UCNPs ——稀土上转换
上转换发光材料
上转换发光：
连续能量转移
交叉弛豫
合作上转换
应用
近红外量子计数器 激光器 三维立体显示 荧光粉 传感器 生物标记
2020/3/2
免疫分析及生物传感
基于FRET的UCNPs/siRNA-BOBO-3 复合物体系
研究了siRNA在活体细胞内的释放与生物稳定 性Langmuir, 2010, 26: 6689-6694
II. 各种上转换材料产生的阶段,对上转换材料的组成及其特 性做了系统的研究,得到了各种类型的优质上转换材料
III. 新的上转换机制以及上转换性能与材料的组成、结构、 形成工艺条件的对应关系的研究
上转换发光机理
激发态吸收
连续能量转移
交叉弛豫
合作上转换
“光子雪崩”过程
稀土发光材料的发光机理
按照能量转换方式不同，稀土发光材可以分为下转换发光和上转换
• 采用近红外连续激发光 源激发还使其具有较大 的光穿透深度、无光闪 烁和光漂白、无生物组 织自发荧光以及对生物 组织几乎无损伤
稀土发光材料的组成
基质材料：激活离子提供适合的发射晶体
晶态： 单晶(YVO4、YAG、BaY2F8等)
纳米晶粉末(稀土的氟化物、氧化物、磷酸盐等),
非晶态：陶瓷和玻璃
激活剂(发光中心)：改善纯基质材料的发光性能
UCNPs 和AuNPs 之间FRET过程 用于Goat anti-human IgG 的免疫分析
Anal. Chem., 2009, 81: 8783
980nm 激发时pH 传感器在不同pH值下的上 转换发光光谱
Chem. Commun., 2009, 5000
光导开关
上转换荧光开关原理图
上转换纳米粒子的原理
上转换纳米粒子的原理上转换纳米粒子，又称为上转换纳米材料，是一种能够将低能量光转换为高能量光的材料。
其基本原理是通过上转换过程，将两个或多个低能量光子吸收并转换成一个高能量光子。
这一过程违背了通常根据能量守恒原理的光致发光传统理论，而被称为“上转换”。
上转换纳米粒子具有广泛的应用潜力，包括生物医学成像、光催化、太阳能电池、显示器、激光技术等领域。
下面我将详细介绍上转换纳米粒子的原理。
上转换纳米粒子的核心材料主要包括稀土离子、钙钛矿和金属纳米结构等。
其中，稀土离子是最常用的材料，因为它们具有特殊的能级结构，可以完成光子的上转换。
稀土离子通过吸收光子，跃迁到高能级态，随后经过非辐射跃迁，将能量转移到低能级态的纳米晶体基体中。
在纳米晶体基体中，通过激发电子跃迁等过程，原先吸收的能量最终以高能量光子的形式重新辐射出来。
具体来说，上转换纳米粒子的工作原理可以分为两个步骤。
首先是吸收和存储能量的过程，也称为上转换单元。
在这个过程中，纳米晶体基体中的稀土离子吸收低能量光，并且由于能级结构的特殊性质，不会直接发射辐射能量。
而是通过非辐射跃迁的方式，将能量转移到纳米晶体基体中的其他激发态电子。
这些激发态电子会在基底中进行多次碰撞，使得能量被存储下来。
第二个步骤是能量释放和光发射的过程，也称为光发射单元。
在这个过程中，存储的能量在一定条件下被释放，并转化为高能量的光子。
当周围环境中存在足够高能级的基底激发态时，这些存储的能量将会在光子的作用下被激发，从而使得原先存储的能量以高能量光子的形式重新辐射出来。
上转换纳米粒子的工作过程受到多种因素的影响，如材料的能级结构、激发态的寿命、材料的结构和形貌等。
合理选择合适的材料以及优化材料的结构和形貌，可以有效提高上转换的效率和增强光子的发射强度。
总结起来，上转换纳米粒子通过吸收能量并存储下来，然后在特定条件下释放存储的能量，转化为高能量的光子。
这一原理被广泛应用于各种领域，为现代科技的发展提供了重要的支持和推动。
上转换发光材料NaGdF_4：Yb,Er的制备及荧光性能研究
上转换发光材料NaGdF_4：Yb，Er的制备及荧光性能研究稀土上转换发光材料是可以将长波长转换为短波长的新型材料,以其独特的发光机理使其具有着广阔的应用。
但是,稀土上转换发光强度低和表面疏水性的的特性限制了其广泛应用。
因此,通过过渡金属的掺杂来增强荧光强度和利用表面修饰实现从疏水性向亲水性的转换为上转换研究的发展提供了新的机遇。
在本文中,运用水热法成功制备尺寸均一,分散性良好的NaGdF<sub>4</sub>:Yb,Er纳米晶体,通过控制反应条件,寻找最佳合成条件,同时在制备NaGdF<sub>4</sub>:Yb,Er纳米晶体的过程中,掺杂不同浓度的Fe<sup>3+</sup>,并探究浓度变化与相貌、相结构、荧光强度的关系,另外,制备了表面包裹二氧化硅壳层的亲水性上转换纳米材料NaGdF<sub>4</sub>:Yb,Er@SiO<sub>2</sub>,并探究包裹厚度与发光的相关因素。
首先,利用水热法成功制备了形貌规则、尺寸均一的NaGdF<sub>4</sub>:Yb<sup>3+</sup>,Er<sup>3+</sup>纳米晶体,并分别探索不同反应时间和不同NaOH量对纳米晶体的相貌、相结构以及上转换荧光强度的影响,通过运用XRD、TEM、SAED和荧光光谱图等表征方式,得到制备NaGdF<sub>4</sub>:Yb<sup>3+</sup>,Er<sup>3+</sup>纳米粒子的最佳反应条件为:反应温度为180℃,反应时间为20 h,NaOH的量为0.03 mol时得到的上转换纳米棒的形貌和尺寸最为均匀。
然后,掺杂不同浓度的的Fe<sup>3+</sup>离子,并详细研究掺杂浓度的变化对NaGdF<sub>4</sub>:Yb<sup>3+</sup>,Er<sup>3+</sup>纳米晶体荧光强度的影响,随着掺杂浓度增加,荧光强度先增加,后较少,当Fe<sup>3+</sup>离子的掺杂浓度为20%时,绿光和红光的发光强度都达到最大值,而且对这一变化的机理进行分析。
稀土元素在纳米技术中的应用
稀土元素在纳米技术中的应用稀土元素，这几个字听起来是不是有点神秘？其实啊，在咱们的日常生活里，它们可有着大作用，特别是在纳米技术这个领域。
我先给您讲讲我曾经的一次经历。
有一回，我去参加一个科技展览，在那里看到了一台超级酷炫的纳米材料制造设备。
当时我就好奇地凑过去看，工作人员给我介绍说，这设备里就用到了稀土元素，能让制造出来的纳米材料性能超级棒。
我当时就想，这稀土元素可真是神奇的宝贝啊！那到底啥是稀土元素呢？稀土元素是一组特殊的金属元素，包括镧、铈、镨、钕等等。
它们在地球上的含量不算多，但是在科技领域的作用那可是相当重要。
在纳米技术中，稀土元素的应用那可真是广泛得很。
比如说在纳米发光材料里，加入稀土元素，就能让发光效果变得特别出色。
就像咱们平常看到的那些色彩鲜艳的显示屏，说不定里面就有稀土元素的功劳呢。
再比如说，在纳米催化剂中，稀土元素能提高催化反应的效率。
这就好比是给化学反应加了一把“超级加速剂”，让原本慢吞吞的反应一下子变得迅速又高效。
还有啊，在纳米磁性材料中，稀土元素能让材料的磁性变得更强更稳定。
想象一下，如果没有稀土元素的助力，咱们的电脑硬盘可能就没法存储那么多的数据，手机的充电速度也许就没那么快啦。
稀土元素还能让纳米传感器变得更加灵敏。
就像我们的鼻子能闻到各种气味一样，有了稀土元素的纳米传感器，可以更精准地检测到各种微小的变化。
而且，在纳米生物医药领域，稀土元素也有它的用武之地。
比如说，用含有稀土元素的纳米颗粒来传递药物，就能更准确地把药物送到病变的部位，提高治疗效果。
您看，稀土元素在纳米技术中的应用是不是特别神奇？从我们日常用的电子产品，到医疗领域的创新治疗方法，到处都有它们的身影。
就拿我们现在离不开的智能手机来说吧，里面的芯片制造就可能用到了稀土元素增强的纳米技术。
这让手机的运行速度更快，处理图像和数据的能力更强。
再想想未来，如果能进一步开发稀土元素在纳米技术中的潜力，说不定我们就能用上更加智能、高效、环保的产品。
稀土上转换纳米材料的合成
稀土上转换纳米材料的合成稀土元素是指周期表中镧系元素（包括镧、铈、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、钇）和锕系元素（包括钍和镤）的总称。
近年来，稀土材料在光电、催化、磁性和生物医药等领域得到广泛应用。
而利用稀土元素制备纳米材料，例如上转换纳米材料，更是备受关注。
上转换纳米材料是指材料在受到低能量的光激发时，其内部能级发生变化，产生高能激子而发出红外光，将低能量光转化为高能量光的一种纳米材料。
它在生物医学成像、激光显示和化学分析等领域有广泛应用。
稀土上转换纳米材料的制备方法很多，如热分解法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法以及微乳化法等。
下面我们将针对上述几种方法进行简要介绍。
热分解法是采用热分解物质来制备纳米材料的方法。
将相应的稀土无机盐与有机化合物（如醋酸），在高温下进行热分解，即可得到纳米材料。
通过调节反应温度和反应时间，可以得到不同粒径的纳米材料。
共沉淀法是利用化学还原、沉淀等方法制备纳米材料的方法。
通过将稀土盐与一定量的沉淀剂一同加入水中，平衡沉淀后将其沉淀出来，再经过高温处理，就可以得到稀土上转换纳米材料。
溶胶-凝胶法是通过溶胶-凝胶方法制备纳米材料的方法。
将溶液中的化学物质通过水热和高温处理，可使其形成一个稳定的凝胶。
通过对凝胶晶化处理可得到稀土上转换纳米材料。
水热法是利用高温高压水的性质，来制备纳米材料的方法。
将稀土盐与其他原料在高温高压的水溶液中反应，通过水的特性，使稀土离子形成稳定的晶体，经过加热、冷却、分离的步骤后，就可以得到稀土上转换纳米材料。
微乳化法是通过微乳液来合成纳米材料的方法。
将稀土盐和表面活性剂加入油相和水相的共存体系中，使反应物分散到水滴中，并在水滴界面上进行反应。
在适宜温度下，反应物可形成溶胶并随着反应进行，形成稀土上转换纳米材料。
综上所述，稀土上转换纳米材料的制备方法很多，每种方法都有其优缺点。
为了获得优秀的制备效果，需要根据自己的研究需求，选择适合的合成方法。
稀土元素在纳米材料中的应用研究
稀土元素在纳米材料中的应用研究稀土元素这玩意儿，听起来好像挺神秘、挺高大上的，但其实在咱们的日常生活中，特别是在纳米材料领域，那可是发挥着大作用呢！先来说说啥是稀土元素吧。
这稀土元素可不是土里随便挖挖就能找到的普通货，它包括了镧系元素加上钪和钇这 17 种特殊的元素。
这些元素就像是化学世界里的“超级英雄”，各自有着独特的“超能力”。
我记得有一次参加一个科研交流活动，遇到一位专门研究稀土元素的专家。
他给我们展示了一些用稀土元素制成的纳米材料样品，那真是让我大开眼界。
其中有一个小小的纳米颗粒，在特定的光照下居然能发出五颜六色的光，简直太神奇了！专家解释说，这就是稀土元素独特的电子结构在起作用。
那稀土元素在纳米材料中到底有啥应用呢？比如说在发光材料方面，稀土元素掺杂的纳米材料能够发出非常纯净、鲜艳的光。
想象一下，咱们的手机屏幕、电脑显示器，如果用上了这种材料，显示效果得多清晰、多逼真啊！还有啊，在磁性材料领域，稀土元素加入纳米材料后，可以制造出超强的永磁体。
这种永磁体小而强大，在电动汽车的电机里就能发挥大作用，让车子跑得更远、更省电。
在医学领域，稀土元素的纳米材料也是“大显身手”。
有一种纳米粒子，可以精准地找到肿瘤细胞，然后通过外部的刺激释放药物，直接对癌细胞进行“打击”。
这就像是给药物装上了“导航系统”，能够更有效地治疗疾病。
另外，在催化领域，稀土元素也能“一展身手”。
一些化学反应，如果加入了稀土元素的纳米催化剂，反应速度会大大加快，而且还能提高反应的选择性，减少副产物的生成。
这就好比给化学反应装上了“涡轮增压”，效率高得不得了。
再来讲讲稀土元素在环保方面的应用。
比如说，用稀土元素制成的纳米吸附材料，可以高效地去除水中的重金属离子和有机污染物，让我们的水资源变得更加干净、安全。
不过，要把稀土元素成功地应用到纳米材料中，可不是一件容易的事儿。
这需要科研人员对稀土元素的性质有深入的了解，还要掌握先进的纳米材料制备技术。
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背景
properties of a photoluminescence (PL) material
Effected by
near-field electrodynamical environment.
depend
Distance near-field
electrodynamical environment between the material and the metal surface.
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结果与讨论
1. β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er稀土纳米粒子分散较均一，形 貌较规整，粒径在20-30nm左右 2.测定TGA其红外时未检测到巯基和羧基，可能是将改性的稀土材料干燥 后影响其羧基的存在，也可能巯基乙酸未连接上，应将搅拌48h，改成 先超声3h再搅拌 3. β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er—ATMPS的Ag@SiO2纳米粒 子的制备实验失败，可能与所加的βNaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er浓度过大，使得SiO2球团聚，破 坏乳液形成的环境，也可能TEOS（40ul)量过少，应减少稀土纳米材 料浓度以及增大TEOS的量 4. β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er—ATMPS的Ag-GMS@SiO2 纳米粒子的制备实验失败，可能Ag并未负载到石墨烯上，应增加超声时 间，稀土纳米材料浓度过大以及TEOS量过少
3. the nanoparticles are potentially interesting as fluorescent bioassays
下一步实验计划
1.制备β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er 2. β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er-TGA进行红外表征 3. 制备出能包覆β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er— ATMPS的Ag@SiO2的纳米粒子，并改变TEOS的量制备出不 同壳层的SiO2,对其进行XRD,TEM,EDS表征
0.05 g of AgNO3 , 0.25 g PVP 20 ml ethylene glycol
130摄氏度
Synthesis of 130 nm silver nanoparticles
5 ml ethylene glycol 加热至160摄氏度 一小时
反应40min 3ml乙二醇溶解的 AgNO3 (0.25 M) ，PVP (0.19M) 3ML乙二醇
待温度下降到50℃左右时，把NaOH和NH4F溶液（ 1.6mmol NaOH和1 mmol NH4F溶于10ml甲醇）缓慢加入到三颈瓶中，搅拌30min。
温度快速升到100℃时维持30min，蒸发掉水和甲醇。
待甲醇蒸发后，加热溶液到300℃，在氮气(N2)保护下保持一个小时
溶液降到室温，加入过量的乙醇和环己烷沉淀，离心分离，得到白色沉淀
Ag130nm@ Y2O3: Er
190nm
Y2O3:20nm
结论
1. the nanostructures are an excellent model system to study the interaction between upconversion materials and metals in nanoscale 2. Y2O3:Er-metal interaction through control of the silica dielectric spacer thickness and the metal-core size
Ag@SiO2 core-shell particles synthesis
Ag-50nm@SiO2-30nm 0.15g 50nm silver 200 ml 异丙醇
超声30分钟
18 ml H2O and 10 ml NH4OH
0.1 ml TEOS反应2h
离心，洗涤，干燥，通过 改变TEOS的量可以改变二氧化硅壳层的厚度
加入乙醇离心分离沉淀 干燥过夜
Ag-50nm@SiO2-30nm@(Y,Er)(OH)CO3· H2O 700 °C for 3 h
0.05g Ag-50nm@SiO2-30nm
Ag@ Y2O3:Er hollow nanospheres
NaOH (5 M)
反应20h去除SiO2
Ag@SiO2@Y2O3: Er
increase the PL performancein Biological and nanophotoelectronic applications
To core/spacer/shell
increase the spacer thickness
UC fluorescence enhancements and quenching
实验方法
Synthesis of 20 nm silver nanoparticles
10 g PVP
75 cm3 加热至120摄氏度 1H
400 mg AgNO3
乙二醇
冷却至室温，加丙酮离心分离， 再重新分散在乙醇中得Ag-NPS
Synthesis of 50 nm silver nanoparticles
加入乙醇和水洗涤 过夜干燥
ห้องสมุดไป่ตู้
Ag-50nm@SiO2 (b)
Ag-20nm@ SiO2
Ag-130nm@SiO2
Ag-20nm @SiO2@ Y2O3: Er
Ag-50nm@SiO2@Y2O3: Er (e),
Ag-130nm @SiO2@Y2O3: Er
Ag-50nm@Y2O3: Er Ag-20nm@ Y2O3: Er
稀土上转换发光纳米材料的 研究
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制备稀土β-NaLuF4:24%Gd,20%Yb,2%Er纳米材料
称取0.54mmolLuCl3, 0.24mmolGdcl3, 0.20mmol YbCl3, 0.02mmol ErCl3 于50mL三颈瓶 加入6ml油酸 15ml十八烷烯 磁力搅拌，并逐渐升温至160℃固体全溶，形成均一溶液。
RE ions with metal nanomaterials has been developed as a valuable strategy to enhance the luminescence
no reports on the fabrication of uniform and dispersed UC nanoparticles exploiting metal enhancement
Ag@SiO2@Y2O3:Er core-shell particles synthesis
0.05g Ag-50nm@SiO2-30nm
1 ml 1.0 M Y(NO3)3, 11 μl 0.89 M Er(NO3)3 5.4 g 尿素
500 ml H2O 搅拌20min
heated to 90 °C for 2 h.