基于稀土掺杂NaGdF4/Ag2S复合材料的纳米温度计性能研究

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癌症正在威胁着人类的生命,因此发展多功能纳米材料对于癌症的诊疗具有重大意义。本文分别对稀土掺杂NaGdF4上转换纳米材料的温度传感性能和Ag2S纳米材料的光热性质进行了研究。最后合成稀土掺杂NaGdF4/Ag2S复合材料,该复合材料可集温度传感和光热转换性质于一身。该复合材料有望在局部实时测温与癌细胞光热治疗中发挥作用,具体研究内容如下:(1)采用水热制备NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米材料。通过XRD和FT-IR等方法对NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米材料进行表征,证明成功合成了NaGdF4:Yb3+,Er3+纳米材料。在980 nm激发下,通过调节反应溶剂、Er3+浓度、反应温度、表面活性剂含量和种类等条件,发现水醇比4:1、2%Er3+、200℃、以及0.4 g PEG修饰等条件时,NaGdF4:Yb3+,Er3+的发光强度最高。通过调节不同表面活性剂修饰的种类来观察NaGdF4:Yb3+,Er3+的温度传感性能,可以发现PEG修饰NaGdF4的温度传感性能最佳。PEG修饰后的NaGdF4纳米材料的绝对灵敏度(Sa)最大可达0.0062 K-1,相对灵敏度(Sr)最大可达1.1248%K-1。(2)采用化学沉淀法成功制备Ag2S纳米材料。通过XRD以及UV-Vis等方法对Ag2S纳米材料进行表征,证明合成了Ag2S纳米材料,且该材料可在808 nm下激发。为了筛选具有最佳光热效果以及适合生物应用尺寸的Ag2S纳米材料,分别通过调节反应条件(浓度、硫源以及滴加顺序)和实验条件(光源、光功率和光源距离),发现0.01 mol/L、硫化钠以及正滴法等反应条件和808 nm光源、1 W以及1 cm等实验条件,可得到尺寸为10 nm左右且光热转换效率可达62.8%的Ag2S纳米材料。(3)采用正负电吸引法将NaGdF4和Ag2S复合成NaGdF4/Ag2S纳米材料。通过XRD、TEM以及FT-IR等方法,对复合纳米材料进行表征,证明成功合成了粒径约60 nm且分散性良好的NaGdF4/Ag2S(NaGdF4@Si O2@Ag2S)复合纳米材料。通过调节不同光源观察复合材料的发光强度和猪皮组织应用效果,发现在发光强度方面,915nm可以替代980 nm成为新型光源,在猪皮组织应用方面,915 nm可以避免对生物组织产生的热损伤。通过915 nm激发,研究NaGdF4/Ag2S复合纳米材料的温度传感性能,发现Sa最大可达0.0058 K-1,Sr最大可达1.0598%K-1。通过808 nm激发,研究NaGdF4/Ag2S复合纳米材料的最大光热转换效率可达61.2%。综上,制备一种集温度传感以及光热转换功能于一体的多功能纳米材料具有重要意义,该多功能纳米材料在生物医学领域具有广阔的研究前景。
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