以四氯化钛为原料, 硫酸铵为分散剂, 尿素为前驱物, 采用一步溶剂热法成功制备出核壳结构纳米TiO2微球。通过控制溶剂热温度对TiO2微球的结构参数(核壳尺寸、晶粒尺寸、比表面积和孔径等)进行调控, 并研究样品光催化降解气相苯的性能。结果表明, 随着溶剂热温度的升高, 微球核壳逐渐分离, 中空结构愈发明显, 且均为20 nm以下的纳米颗粒组成的二级结构。此类微球比表面积高达265.4 m2/g, 孔隙率高达0.247 8 cm3/g, 光吸收性能均较P25 TiO2要高, 且光吸收带边出现“蓝移”。核壳结构微球表现出吸附协同光催化降解苯的特性, 尤其是180 ℃下制备的样品光催化活性最高, 分析表明, 该优异性能得益于其核壳结构对光的充分散射和吸收、优良的结晶度, 以及较高的比表面积。

采用水热法制备出一维TiO2纳米管，并将其应用于光催化降解气相苯。探讨了TiO2用量、TiO2面积、苯的初始浓度等因素对光催化性能的影响，并研究其降解动力学规律。结果表明，催化剂用量为0.5 g，面积为180 cm2，苯的初始浓度为480 mg/m3时，苯的去除率最高可达66%。并且随着催化剂用量和面积的增加，气相苯的降解率均随之升高，但其影响却逐渐减弱。而气相苯的初始浓度对光催化降解率的影响较大，且其过程符合拟一级动力学规律，可用L-H模型描述，并确定其反应方程为r=0.003 8Ct/(1+0.587Ct)。

研究了980 nm激发下β-NaYF4∶Yb3+,Er3+ 纳米片在不同温度下的上转换发光。在不同温度下, 观察到了较强的绿色和红色上转换发光, 分别对应于 Er3+ 的(2H11/2, 4S3/2) → 4I15/2 和4F9/2 → 4I15/2 能级跃迁。随着温度的升高, 520 nm 的绿色发光带和660 nm的红色发光带强度逐渐增大, 545 nm 的绿色发光带呈现出先增强(84～204 K)后减弱的趋势(204～483 K)。分析了样品上转换发光随温度变化的原因, 并用三能级模型对样品的上转换发光随温度的变化规律进行了理论分析。

在基于荧光共振能量传递(FRET)的均相分析中, 小尺寸的上转换发光纳米晶(UCNPs)用作供体被认为有很大的优势。 通过配体交换的方式制备了大小约12 nm、 表面带有氨基的水溶性 NaYF4∶Er3+, Yb3+ UCNPs。 傅里叶变换红外光谱证明配体交换成功; 扫描电镜表明UCNPs的形貌和尺寸没有改变; 圆二色光谱表征亲合素偶联UCNPs前后二级结构变化较小。 以亲合素化的NaYF4∶Er3+, Yb3+ UCNPs为供体; 受体为生物素标记的藻红蛋白。 通过亲合素—生物素系统拉近供体和受体, 引发共振能量传递。 当体系中加入自由的生物素分子, 它们竞争地与UCNPs表面的亲合素结合, 抑制能量传递过程, 从而荧光光谱发生变化。 根据这种光谱变化与加入生物素量之间的关系, 对其进行定量检测, 获得了纳摩尔级的检测限。

不理想的发光上转换纳米晶(UCNPs)表面效应成为其生物标记的主要障碍。本文合成了表面带有氨基功能基团的水溶性NaYF4∶Yb3+, Er3+ UCNPs, 并通过共价偶联的方式将聚乙二醇(PEG)分子修饰到其表面。光谱测试表明纳米晶的发光性质基本没有变化, 扫描电镜结果说明修饰的PEG分子在一定程度上减少了纳米晶的聚集。最后, 细胞毒性实验证明这种修饰后的上转换纳米晶具有良好的生物相容性。

以枝状聚乙烯亚胺(Branched polyethylenimine，B-PEI)为表面活性剂，水和二乙二醇作为溶剂，采用溶剂热法合成出尺寸为45 nm左右的水溶性B-PEI /NaYF4∶Yb3+, Er3+纳米粒子。在室温980 nm光激发下，样品显示出较强的上转换发光。样品表面的B-PEI分子中的氨基可以连接生物分子。细胞毒性实验显示样品具有较低的细胞毒性。以上结果可以为上转换发光纳米粒子在生物医学领域的应用提供有益的参考。

以柠檬酸三钠为螯合剂，采用共沉淀和水热相结合的方法成功制备出尺寸为40 nm的NaYF4∶Yb3+, Er3+纳米粒子。将得到的部分样品在300 ℃氮气保护下退火2 h。退火前后的样品晶体结构都属于立方相，尺寸保持在40 nm左右。在980 nm光激发下，退火后样品的上转换发光整体强度和绿光相对发射强度明显增强。分析认为高温退火改善了纳米粒子的结晶质量并降低了纳米粒子表面有机配体的浓度，改善了样品上转换发光性能。Luminescence of NaYF4∶Yb3+, Er3+ Nanoparticles

以氨基磷酸为螯合剂, 通过共沉淀与水热法相结合, 成功地制备出NaYF4∶Yb3+,Er3+纳米晶。研究结果表明:水热前后NaYF4∶Yb3+,Er3+纳米晶均为立方相结构, 其颗粒大小约为80 nm。在980 nm近红外光激发下, 实现了样品的上转换发光。样品的上转换绿红光发射带归因于Er3+的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级的跃迁。水热处理后的样品的上转换发光强度与水热处理前相比有了很大的增强。水热处理后, 样品表面的有机配体的减少和样品结晶度的提高是样品上转换发光显著增强的主要原因。

以柠檬酸三钠为螯合剂, 通过控制反应条件, 利用水热法分别合成出立方相 NaYF4∶Eu3+ 球形纳米粒子和六角相 NaYF4∶Eu3+ 六角微米棱柱。利用X 射线粉末衍射(XRD)、场扫描电子显微镜 (SEM)、红外吸收 (FTIR), 以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性能进行了分析。结果显示产物的晶格结构和柠檬酸分子的选择性吸附是晶体形貌可控的主要原因。在395 nm 光激发下, NaYF4∶Eu3+ 样品显示出较强的橙色 (588 nm)和红色(614 nm) 发光, 分别来自于Eu3+ 离子5D0→7F1和5D0→7F2的跃迁。从5D0→7F2与5D0→7F1 跃迁的强度比可以推断在立方相纳米粒子的晶格中 Eu3+ 离子更多地占据反演中心的格位。