稀土上转换纳米粒子具有光稳定性好、以近红外激光作为激发源等诸多优点，但是，稀土上转换纳米材料应用于生物医学领域，其上转换发光效率仍有待增强，水溶性与生物相容性也需要提高。以稀土氟化物为研究对象，对提高水溶性氟化物纳米晶上转换效率进行研究。
先制备PEG-4000包覆的NaYbF4:Tm3+水溶性纳米粒子。纳米粒子为白色粉末，加入水后可以形成澄清的溶液。未修饰时，将纳米粒子放入环己烷和去离子水的混合溶液中，溶液分层，用980nm激光照射时上层环已烷溶液发光，下层水中观察不到上转换发光，表明修饰前的纳米粒子可以很好的分散在有机溶液(环已烷)中。修饰PEG-4000后，将纳米粒子放入环已烷和去离子水的混合溶液中，用980nm激光照射时，下层水溶液发光，上层环已烷中观察不到上转换发光。表明修饰PEG 4000后，PEG-4000 分子链的作用使得纳米粒子具有亲水性，可以分散在水中形成均匀溶液。
为了进一步分析PEG-4000包覆的效果，我们采用压片法测试了NaYF4:Yb3+/Er3+的傅里叶红外光谱，如上图所示：在3445cm，2919cm, 2851cm附 近有较强的峰，分别对应PEG-4000中O-H键及C-H键的特征吸收从而证明在样品表面包覆上了PEG-4000。将修饰的纳米粒子置于水溶液中，将水溶液放于石英比色皿中，对氟化物纳米晶水溶性修饰和液相中的荧光性质
在用溶剂热方法制备.上转换纳米粒子的过程中，纳米粒子在油酸(OA)环境中生长，因此制备的纳米粒子表面为疏水的有机基团(油酸)，导致合成的纳米粒子不能溶解在水溶液中，在应用于生物医学时，不能顺利进入生物组织内，也容易在细胞膜表面沉积影响其在生物细胞中正常发挥作用。为了使稀土发光纳米粒子达到生物应用的目的，必须对纳米粒子表面采用水溶性配体进行修饰。采用两种方法(一步合成法与两步合成法)，以聚乙二醇(PEG)和聚乳酸聚乙二醇为水溶性配体，对稀土上转换纳米晶进行了修饰，得到可良好分散于水中的稀土上转换发光纳米材料。
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