CN103436263B - 水溶性红绿光可调谐的稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性红绿光可调谐稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法，主要是用乙二醇-高纯水溶剂体系，在Y(0.8mol)、Y+Yb+Er=1mmol、Yb/Er=1/1-9/1，F/Y+Yb+Er=4/1-16/1的比例下，PEI的用量0.15-0.25g，pH为8-9，温度160-200oC，反应1-8h的条件下，合成了粒径在40-80nm，红绿光可调谐的粒子，具有一定的水溶性，进一步进行简单的处理，将其表面PEI功能化，达到了极佳的水溶性，可以应用于高灵敏度高选择性地检测叶酸。本发明所提供的溶剂热合成水溶性纳米粒子的方法与传统的油相法相比，其成本低，绿色，工艺简单、安全，合成温度低，表面功能化更容易。

Description

水溶性红绿光可调谐的稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法

本专利受到国家自然科学基金面上项目21375095，全国优秀博士学位论文作者专项资助资金FANEDD-201023，和天津市应用基础研究计划重点项目12JCZDJC21700的资助。

技术领域

本发明属于荧光纳米材料制备领域，具体涉及一种水溶性红绿光可调谐的稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法，并应用于叶酸的检测。

背景技术

稀土离子具有丰富的能级结构和优异的光学特性，近年来稀土掺杂的上转换纳米材料在生物分子标记和生物成像等领域显示出重要的应用前景。传统的下转换荧光材料（高能量短波激发、低能量长波发射）如有机染料和Ⅱ―Ⅵ 族半导体量子点等在用于生物标记和疾病诊断方面还存在一些问题，例如：有机染料容易光漂白，发射谱太宽等，量子点本身有毒、化学稳定性差等，从而限制了其进一步发展。相反，近红外可见光上转换纳米材料在受到光激发时能吸收低能量的长波辐射，而发射出高能量的短波辐射，具有许多有机染料和半导体量子点不具备的优点，包括荧光寿命长而无闪烁、毒性低、荧光量子产率高、自体荧光小、化学稳定性和光稳定性好以及渗透深度大，从而引起了科研人员的广泛关注。

稀土掺杂上转换荧光材料较为常见的基质材料有氟化物、氧化物以及硫化物等，氟化物因声子能量低而成为理想的基质材料。目前研究主要集中在XLnF₄和LnF₃，代表性物质是四氟钇钠NaFY₄和氟化镧LaF₃,容易掺杂激活离子，掺杂离子多选用镱Yb³⁺、铒Er³⁺、铈Ce³⁺、铽Tb³⁺等。近年来，大量工作涉及了有关共掺杂的研究，如镱/铒Yb³⁺/Er³⁺、铈/铽Ce³⁺/Tb³⁺、镱/铒/铥Yb³⁺/Er³⁺/Tm³⁺、镱/铒/铕Yb³⁺/Er³⁺/Eu³⁺等。

制备稀土掺杂上转换荧光材料的传统方法大体上分为干法和湿法。干法包括高温固相反应法、研磨法。此类方法成本较低，所得产品纯度高，易于工业批量生产，但存在粒径分布范围宽、颗粒表面缺陷较多以及荧光性能较低的问题。为了克服这些问题，人们更多地采用湿法制备。湿法主要包括溶胶－凝胶法、燃烧合成法、微乳液法、热分解法、溶剂热法以及微波辐射合成法等。

近年来，溶剂热法受到越来越多的关注，经典的有机相合成，大都采用十八烷，乙二醇等有机溶剂，油酸做配体，合成的粒子粒径均匀，颗粒较小，且荧光强，但合成过程条件要求苛刻，温度高且环境不友好，合成的粒子生物相容性差，需要进行配体的交换或氧化，然而这个过程操作复杂，成本高。以水做溶剂法合成的粒子粒径较大，尺寸不均匀，难溶于水，表面功能化困难，限制了其进一步的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、粒径较小、尺寸均匀、成本低、水溶性和生物相容性好、红绿光可调谐、可应用于检测叶酸稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明公开了一种水溶性红绿光可调谐稀土共掺杂的上转换纳米材料的制备方法，按如下的步骤进行：

a）稀土硝化物的制备：将0.4mmol氧化钇Y₂0₃（Y，0.8mmol）、0.05mmol-0.09mmol氧化镱Yb₂0₃（Yb，0.1mmol-0.18mmol）、0.01-0.05mmol氧化铒Er₂O₃（Er，0.02mmol-0.1mmol），即镱与铒物质的量之比Yb/Er =1:1 -9:1 ，Y+Yb+Er=1mmol，称好质量，放入50ml小烧杯中，加入1.5-3ml浓硝酸，4ml 高纯水，在通风橱中100oC，硝化，蒸干；

    b）前体溶液的制备：称取4-16mmol的NaF,放于50ml烧杯中，加入9ml乙二醇+高纯水，0.15-0.25gPEI,向步骤a蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇+高纯水，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇—高纯水溶剂中，滴加到NaF的溶液中，搅拌15min，测pH为8-9；其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0-6:9；

c）反应：将步骤b）所制备的前体溶液，转入25ml的反应釜中， 160-200oC下反应1-8h，自然冷却；

d）反应后处理：将步骤c）得到的反应后的溶液，测pH为8-9，转入到5ml的离心管中，10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2-3ml 95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2-3ml 95%（w/w）的乙醇，2-3ml高纯水，洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥，得到40-80nm纳米粒子；

e）功能化：称取0.5-1.0g的纳米粒子，加入10-15ml 95%（w/w）乙醇，加入0.5-1.0g的PEI,转入反应釜中，在80-100oC下反应0.5-2h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的纳米粒子，真空常温干燥。

本发明进一步公开了水溶性红绿光可调谐稀土共掺杂的上转换纳米材料在用于检测叶酸中的应用，其方法如下：

1）0.1mol/L，25oCTris-HCl缓冲液的配制：

称取Tris 0.01mol，Mr=121.14，含10mM的NaCl，需要称取0.001molNaCl，Mr=58.44，用0.1M和5M的盐酸调pH为7.4，定容在100ml容量瓶中，放于冰箱中；

2）一系列浓度叶酸的配制：

1M的NaOH溶液的配制：称取0.05molNaOH，Mr=40，溶解，定容在50ml的容量瓶中；

1mg/ml叶酸溶液的配制： 称取0.0500g的叶酸，加入4ml1M的NaOH溶液溶解，用高纯水定容在50ml的容量瓶中；

以1mg/ml叶酸溶液的配制10ppm、100ppb、1ppb的叶酸

依次移取0.5ml前提溶液定容在50ml的容量瓶中（稀释100倍），最终叶酸浓度为1000ppm、10ppm、100ppb、1ppb；

3）叶酸的检测：移取3ml100ug/ml上转换纳米材料溶液。加入1ml Tris-HCl缓冲溶液，加入1ml高纯水，1ml 1ppb，1ml 100ppb，1ml 10ppm，1ml 1000ppm的叶酸，用荧光分光光度计检测其荧光强度，根据其荧光增强可以应用于检测叶酸。

本发明主要是用乙二醇（6-15ml）和高纯水（0-9ml）组成15ml的乙二醇-高纯水溶剂体系，在Y(0.8mol)、Y+Yb+Er=1mmol、Yb/Er=1/1-9/1，F/Y+Yb+Er=4/1-16/1的比例下，PEI(聚乙烯亚胺)的用量0.15-0.35g，pH为8-9，温度160-200oC，反应1-8h的条件下，合成了粒径在40-80nm，红绿光可调谐的粒子，具有一定的水溶性，进一步将其进行简单的处理，达到了极佳的水溶性（将粒子分散在95%（w/w）乙醇溶液中，加入PEI，80-100oC下反应0.5-2h），成功将其表面PEI功能化，可以应用于高灵敏度高选择性地检测叶酸。

本发明公开的水溶性红绿光的稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法与现有的技术相比，具有以下的有益效果：

（1）本发明所提供的制备方法通过控制钇、镱、铒、氟元素的化学计量比，可以合成红绿光可调谐的形貌规则的纳米粒子。

（2）本发明所提供的溶剂热合成水溶性纳米粒子的方法，与传统的油相法相比，其成本低，绿色，工艺简单、安全，合成温度低，表面功能化容易等。

（3）本发明合成的稀土掺杂上转换纳米材料经过PEI功能化以后，分散在水中，最低检测浓度可达几十微克每毫升；

（4）本发明利用简便的方法在纳米粒子表面修饰上氨基，其能与叶酸发生作用，使上转换纳米粒子的荧光增强，可以应用在叶酸的检测上。

附图说明：

图1为NaYF₄：Yb/Er（Yb/Er=9/1）的XRD图；

图2为NaYF₄：Yb/Er（Yb/Er=9/1）的TEM图；

图3（a）为PEI功能化的NaYF₄：Yb/Er（Yb/Er=9/1）100ug/ml的荧光谱图；

图3（b）为PEI功能化的NaYF₄：Yb/Er（Yb/Er=5/1）100ug/ml的荧光谱图；

图4 为加入不同浓度叶酸下上转换纳米粒子的荧光强度变化。

具体实施方式

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清晰和容易理解。下面结合具体实例对本发明作进一步详细说明。

本发明所述的高纯水购买于天津师范大学水资源与水环境重点实验室（对外有售），所述的氧化钇Y₂0₃（99.99%）购买于上海化学试剂有限公司，氧化镱Yb₂0₃（99.99%）购买于上海化学试剂有限公司，氧化铒Er₂O₃（99.99%）购买于天津市光复精细化工研究所，聚乙烯亚胺PEI(支链，M.W.10000，99%)购买于Alfa Aesar。

实施例1

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.09mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.01mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.18mol，Er，0.02mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=9/1,Y+Yb+Er=1mmol,F/Y+Yb+Er=4/1，0.15g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：15ml乙二醇，温度200oC。

首先，将0.0903g氧化钇Y₂0₃，0.0355g氧化镱Yb₂0₃,0.0038g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=9/1）放入50ml的烧杯中，加入1.5ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。

    其次，称取0.1680g氟化钠NaF（F/Y+Yb+Er=4/1）,加入9ml乙二醇，0.15g聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇中，滴加到氟化钠NaF的乙二醇溶液中，搅拌15min，测pH为9，转入反应釜中，调节温度200oC，反应2h，自然冷却。其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0。

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为9，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2ml 95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2ml 95%（w/w）乙醇2ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取1.0g的纳米粒子，加入15ml 95%（w/w）乙醇，加入1.0g的聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在100oC下反应1h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。

 制备的纳米粒子的TEM图谱（图2）所示，该粒子的粒径大概50-60nm，尺寸均匀，分散性好，荧光谱图3（a）显示此时绿光（541nm）强。

实施例2

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.09mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.01mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.18mol，Er，0.02mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=9/1,Y+Yb+Er=1mmol,F/Y+Yb+Er=4/1，0.15g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：12ml乙二醇+3ml高纯水，温度180oC。

首先，将0.0903g氧化钇Y₂0₃，0.0355g氧化镱Yb₂0₃,0.0038g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=9/1）放入50ml的烧杯中，加入2ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。

    其次，称取0.1680g（F/Y+Yb+Er=4/1）NaF,加入9ml乙二醇，0.15g聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入3ml乙二醇+3ml高纯水，20oC加热，使硝化物溶解在其中，滴加到NaF的乙二醇溶液中，搅拌15min，测pH为9，转入反应釜中，调节温度180oC，反应1h，自然冷却。其中乙二醇与高纯水的体积比为4:1；

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为9，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入3ml 95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用3ml 95%（w/w）乙醇、3ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取0.5g的纳米粒子，加入10ml 95%（w/w）乙醇，加入0.5g的聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在100oC下反应0.5h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。

实施例3

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.09mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.01mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.18mol，Er，0.02mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=9/1,Y+Yb+Er=1mmol,F/Y+Yb+Er=4/1，0.15g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：6ml乙二醇+9ml高纯水，温度160oC。

首先，将0.0903g氧化钇Y₂0₃，0.0355g氧化镱Yb₂0₃,0.0038g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=9/1）放入50ml的烧杯中，加入3ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。

    其次，称取0.1680g（F/Y+Yb+Er=4/1）氟化钠NaF,加入6ml乙二醇和3ml高纯水，0.15g聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入6ml高纯水，20oC加热，使硝化物溶解在其中，滴加到氟化钠NaF的溶液中，搅拌15min，测pH为8，转入反应釜中，调节温度160oC，反应8h，自然冷却。其中乙二醇与高纯水的体积比为6:9；

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为8，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2ml95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2ml95%（w/w）乙醇、2ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取0.5g的纳米粒子，加入10ml 95%（w/w）乙醇，加入0.5g的聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在80oC下反应2h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。

实施例4

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.0833mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.0167mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.1666mol，Er，0.0334mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=5/1，Y+Yb+Er=1mmol, F/Y+Yb+Er=4/1，0.15g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：15ml乙二醇，温度200oC。

首先，将0.0903g氧化钇 Y₂0₃，0.0328g氧化镱Yb₂0₃,0.0064g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=5/1）放入50ml的烧杯中，加入2ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。

    其次，称取0.1680 g氟化钠NaF（F/Y+Yb+Er=4/1）,加入9ml乙二醇，0.15g聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇中，滴加到氟化钠NaF的乙二醇溶液中，搅拌15min，测pH为9，转入反应釜中，调节温度200oC，反应2h，自然冷却。其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0；

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为9，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2ml 95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2ml 95%（w/w）乙醇、2ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取0.5g的纳米粒子，加入10ml95%（w/w）乙醇，加入0.5g聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在100oC下反应1h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。制得的纳米粒子的荧光图谱3（b）显示此时红光（653nm）强。

实施例5

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.0833mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.0167mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.1666mol，Er，0.0334mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=5/1，Y+Yb+Er=1mmol, F/Y+Yb+Er=8/1，0.20g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：15ml乙二醇，温度200oC。

    首先，将0.0903g氧化钇Y₂0₃，0.0328g氧化镱Yb₂0₃,0.0064g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=5/1）放入50ml的烧杯中，加入2ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0；

 其次，称取0.3359g（F/Y+Yb+Er=8/1）氟化钠NaF,加入9ml乙二醇，0.15g 聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇中，滴加到氟化钠NaF的乙二醇溶液中，搅拌15min，测pH为9，转入反应釜中，调节温度200oC，反应2h，自然冷却。

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为9，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2ml95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2ml95%（w/w）乙醇、2ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取0.5g的纳米粒子，加入10ml 95%（w/w）乙醇，加入0.5g的聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在100oC下反应1h，自然冷却，在14000 rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。

实施例6

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.0833mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.0167mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.1666mol，Er，0.0334mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=5/1，Y+Yb+Er=1mmol, F/Y+Yb+Er=16/1，0.15g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：15ml乙二醇，温度200oC。

    首先，将0.0903g氧化钇Y₂0₃，0.0328g氧化镱Yb₂0₃,0.0064g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=5/1）放入50ml的烧杯中，加入2ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。

 其次，称取0.6718g（F/Y+Yb+Er=16/1）氟化钠NaF,加入9ml乙二醇，0.15g 聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇中，滴加到氟化钠NaF的乙二醇溶液中，搅拌15min，测pH为9，转入反应釜中，调节温度200oC，反应2h，自然冷却。其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0；

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为9，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2ml95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2ml95%（w/w）乙醇、2ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取0.5g的纳米粒子，加入10ml 95%（w/w）乙醇，加入0.5g的聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在100oC下反应1h，自然冷却，在14000 rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。

实施例7

氧化钇Y₂0₃（0.4mmol，Mr=224.81）、氧化镱Yb₂0₃（0.05mmol,Mr=394.08）、氧化铒Er₂O₃（0.05mmol，Mr=382.52），即Y，0.8mmol，Yb，0.1mol，Er，0.1mmol，镱与铒物质的量之比Yb/Er=1/1，Y+Yb+Er=1mmol, F/Y+Yb+Er=4/1，0.25g聚乙烯亚胺PEI，溶剂：15ml乙二醇，温度200oC。

首先，将0.0903g氧化钇 Y₂0₃，0.0198g氧化镱Yb₂0₃,0.0194g氧化铒Er₂0₃（镱与铒物质的量之比Yb/Er=1/1）放入50ml的烧杯中，加入2ml浓硝酸，4ml高纯水，在通风橱中，将电热套温度调到100oC，5min后固体粉末就会溶解，蒸干，放于阳光下烧杯底部可看见一层晶膜。再加入4ml高纯水，蒸干。

 其次，称取0.1680 g氟化钠NaF（F/Y+Yb+Er=4/1）,加入9ml乙二醇，0.25g聚乙烯亚胺PEI,向上述蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇中，滴加到氟化钠NaF的乙二醇溶液中，搅拌15min，测pH为9，转入反应釜中，调节温度200oC，反应2h，自然冷却。其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0；

最后，将步骤c得到的反应后的溶液，测pH为9，在10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2ml 95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2ml 95%（w/w）乙醇、2ml高纯水洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥。

称取0.5g的纳米粒子，加入10ml95%（w/w）乙醇，加入0.5g聚乙烯亚胺PEI,转入反应釜中，在100oC下反应1h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的粒子，真空常温干燥。

实施例8

将制得的PEI功能化的稀土掺杂的上转换纳米材料NaYF₄：Yb/Er（Yb/Er=5/1）配成100ug/ml的溶液，用于检测叶酸，其方法如下：

1）Tris-HCl缓冲液(0.1mol/L，25oC) 的配制：

称取Tris 1.2116g，Mr=121.14，0.01mol，含10mM的NaCl，称取0.05844gNaCl，Mr=58.44，用0.1M和5M的盐酸调pH为7.4，定容在100ml容量瓶中，放于冰箱中；

2）一系列浓度叶酸的配制：

1M的NaOH溶液的配制：称取2.0006gNaOH，溶解，定容在50ml的容量瓶中；

1mg/ml叶酸溶液的配制： 称取0.0501g的叶酸，加入4ml1M的NaOH溶液溶解，用高纯水定容在50ml的容量瓶中；

以1mg/ml叶酸溶液的配制10ppm、100ppb、1ppb的叶酸

依次移取0.5ml前提溶液定容在50ml的容量瓶中（稀释100倍），最终叶酸浓度为1000ppm、10ppm、100ppb、1ppb；

3）叶酸的检测：移取3ml100ug/ml上转换纳米材料溶液。加入1ml Tris-HCl缓冲溶液，加入1ml高纯水，1ml 1ppb，1ml 100ppb，1ml 10ppm，1ml 1000ppm的叶酸，用荧光分光光度计检测其荧光强度。结果如图4。可见随着所加叶酸浓度的增大，上转换纳米材料的荧光强度增加，至此可以应用于检测叶酸。

Claims (3)

1.一种水溶性红绿光可调谐稀土共掺杂的上转换纳米材料的制备方法，按如下的步骤进行：

a）稀土硝化物的制备：将0.4mmol氧化钇Y₂0₃、0.05mmol-0.09mmol氧化镱Yb₂0₃、0.01-0.05mmol氧化铒Er₂O₃，即镱与铒物质的量之比Yb/Er =1:1-9:1，Y+Yb+Er=1mmol，称好质量，放入50ml小烧杯中，加入1.5-3ml浓硝酸，4ml 高纯水，在通风橱中100oC，硝化，蒸干；其中氧化钇Y₂0₃中Y的物质的量为0.8mmol、氧化镱Yb₂0₃中Yb的物质的量为0.1mmol-0.18mmol、氧化铒Er₂O₃中Er的物质的量为0.02mmol-0.1mmol；

 b）前体溶液的制备：称取4-16mmol的NaF,放于50ml烧杯中，加入9ml乙二醇+高纯水，0.15-0.25gPEI,向步骤a蒸干的小烧杯中加入6ml乙二醇+高纯水，20oC加热，使硝化物溶解在乙二醇—高纯水溶剂中，滴加到NaF的溶液中，搅拌15min，测pH为8-9；其中乙二醇与高纯水的体积比为15:0-6:9；

c）反应：将步骤b）所制备的前体溶液，转入25ml的反应釜中，160-200oC下反应1-8h，自然冷却；

d）反应后处理：将步骤c）得到的反应后的溶液，测pH为8-9，转入到5ml的离心管中，10000rpm，10oC下离心5min，倾去上面液体，加入2-3ml 95%（w/w）乙醇，超声15min，继续离心，如此再用2-3ml 95%（w/w）的乙醇，2-3ml高纯水，洗涤四次，转移到表面皿上，真空50oC干燥，得到40-80nm纳米粒子；

e）功能化：称取0.5-1.0g的纳米粒子，加入10-15ml 95%（w/w）乙醇，加入0.5-1.0g的PEI转入反应釜中，在80-100oC下反应0.5-2h，自然冷却，在14000rpm，10oC下离心15min，得到水溶性好的纳米粒子，真空常温干燥；所述的PEI指的是：聚乙烯亚胺。

2.采用权利要求1所述的制备方法制备的水溶性红绿光可调谐稀土共掺杂的上转换纳米材料在用于检测叶酸上的应用。

3.采用权利要求2所述的应用，其方法如下：

1）0.1mol/L，25oCTris-HCl缓冲液的配制：

称取Tris 0.01mol，Mr=121.14，含10mM的NaCl，称取0.001molNaCl，用0.1M和5M的盐酸调pH为7.4，定容在100ml容量瓶中，放于冰箱中；

2）一系列浓度叶酸的配制：

1M的NaOH溶液的配制：称取0.05molNaOH，溶解，定容在50ml的容量瓶中；

1mg/ml叶酸溶液的配制： 称取0.0500g的叶酸，加入4ml1M的NaOH溶液溶解，用高纯水定容在50ml的容量瓶中；

以1mg/ml叶酸溶液的配制10ppm、100ppb、1ppb的叶酸；

依次移取0.5ml前提溶液定容在50ml的容量瓶中，稀释100倍，最终叶酸浓度为1000ppm、10ppm、100ppb、1ppb；

3）叶酸的检测：移取3ml100ug/ml上转换纳米材料溶液，加入1ml Tris-HCl缓冲溶液，加入1ml高纯水，1ml 1ppb，1ml 100ppb，1ml 10ppm，1ml 1000ppm的叶酸，用荧光分光光度计检测其荧光强度，根据其荧光增强可以应用于检测叶酸。