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研究生: 詹啟舜
論文名稱: 二氧化矽奈米粒子的製備及其應用
指導教授: 季昀
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 二氧化矽奈米粒子
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  • 1. 使用銥金屬的磷光化合物,在磷光化合物修飾上 –Si(OEt)3 的官能基,分別以親水相 (Stöber) 或親油相 (reverse microemulsion) 的方法,將磷光化物嵌入二氧化矽中,成為一具有磷光性質的二氧化矽奈米粒子。並討論在包覆二氧化矽後,對於磷光物質的光物理性質是否會有影響。
    2. 將會產生紅光的磷光化合物和奈米磁性材料,利用 reverse microemulsion 的方法,同時嵌入到二氧化矽中,形成有三種不同功能的奈米粒子: PDT,MRI 顯影和生物標示 (bio-labelling),並很成功地在生物上進行了實驗。此部份主要是和台大周必泰老師實驗合作。
    3. 是將一激發後產生紅光的量子點,利用reverse microemulsion的方法,將其嵌入到二氧化矽中。討論量子點被二氧化矽包覆後的放光情形和量子點如何經由reverse microemulsion而被二氧化矽包覆的機制。
    4. 使用三種不同的方法來製備中空型的二氧化矽奈米粒子。分別為:在形成QDs/SiO2後,再加入NH4OH或是再加入濃HNO3,或是在以reverse microemulsion製備QDs/SiO2時,反應24小時後,再加入NH4OH,再反應24小時。是利用二氧化矽奈米粒子為一種有微孔洞的材料的性質,以NH4OH或濃HNO3擴散到二氧化矽奈米粒子裡,而溶解在中心的 QDs。


    圖目錄……………………………………………………………………………….IV 附錄目錄……………………………………………………………………………..V 第一章、 序論 1 第一節、 奈米科技簡介 1 第二節、 二氧化矽奈米顆粒簡介 2 第三節、 二氧化矽奈米粒子的性質 4 1. 合成的方法 : 4 2. 成長二氧化矽奈米粒子的機制 5 3. 影響二氧化矽奈米粒子的顆粒大小的分佈 5 4. 能嵌入的物質 8 5. 在生物體上應用的優點 10 第四節、 量子侷限效應 (quantum confinement effect) 12 第五節、 半導體之螢光理論 13 第六節、 量子點簡介與應用 14 第七節、 奈米磁性物質 15 第八節、 螢光及磷光理論 16 第九節、 影響螢光和磷光的因素 19 第十節、 TTA (triplet-triplet annihilation ) 和氧氣焠熄 20 第十一節、 光動力療法 PDT ( photodynamic therapy ) 21 第十二節、 MTT assay 22 第十三節、 Ostwald ripening 23 第十四節、 研究動機 24 第二章、 實驗部份 25 第一節、 ㄧ般敘述 25 I. 試藥 25 II. 分析工具 26 第二節、 實驗步驟 : 29 1. 錯合物 [Ir(piq)2Cl]2 之合成 29 2. 錯合物[Ir(dfppy)2Cl]2 之合成 29 3. 錯合物[Ir(dfppy)2(pppo)]之合成 30 4. 錯合物 [Ir(piq)2(pppo)] 之合成 31 5. 錯合物 [Ir(piq)2(ppTES)] 之合成 32 6. 錯合物 [Ir(dfppy)2(ppTES)] 之合成 34 7. 二氧化矽奈米顆粒的合成 35 8. [Ir(piq)2(ppTES)] 摻雜到二氧化矽奈米顆粒的合成 35 9. [Ir(dfppy)2(ppTES)] 摻雜到二氧化矽奈米顆粒的合成 36 10. CdSe/ZnSe/ZnS quantum dots 摻雜到二氧化矽奈米顆粒的合成 36 11. 中空型二氧化矽奈米顆粒的合成 37 第三章、 結果與討論 39 第一節、 錯合物的光物理性質 39 1. 錯合物 [Ir(dfppy)2(ppTES)] UV-PL 討論 40 2. 錯合物 [Ir(piq)2(ppTES)] UV-PL討論 40 3. 錯合物 [Ir(dfppy)2(pppo)] UV-PL 討論 40 4. 錯合物 [Ir(piq)2(pppo) UV-PL 討論 41 第二節、 二氧化矽奈米粒子的表面形貌 42 第三節、 磷光二氧化矽奈米粒子的性質討論 44 1. 以不同方法製備磷光二氧化矽奈米粒子的比較 44 2. [Ir(dfppy)2(ppTES)]/SiO2 以不同方法製備,在不同溶劑下測得的PL 46 3. [Ir(piq)2(ppTES)]/SiO2 以不同方法製備,在不同溶劑下測得的PL光譜圖 47 4. CdSe/ZnSe/ZnS/SiO2 性質的討論 51 第四節、 磷光二氧化矽奈米粒子的應用 53 第五節、 中空型二氧化矽奈米粒子的討論 67 第四章、 結論 73 附錄………………………………..…………………………………………………74 參考文獻……………………………………………………………………………..78 圖目錄 圖 1 (Si-O-Si)n 的網狀結構 3 圖 6 water in oil reverse microemulsion method 5 圖 7 ( A ) 形成 inverse bilayer ( B) 進行 ligand 交換 9 圖 2 以分子軌域說明不同粒徑之粒子所對應的能階圖 12 圖 3 螢光和磷光的放光過程 17 圖 4 光激發光系統的部分能階圖 17 圖 5 [Ir(dfppy)2(ppTES)]、[Ir(piq)2(ppTES)] 、[Ir(dfppy)2(pppo)]、[Ir(piq)2(pppo) 在CH2Cl2 下測得的吸收及放光光譜 39 圖 8 以Stöber合成的二氧化矽奈米粒子的SEM影像 42 圖 9 以reverse microemulsion合成二氧化矽奈米粒子的SEM影像 43 圖 10 [Ir(dfppy)2(ppTES)] 以不同方法嵌入SiO2在乙醇中測得的PL光譜圖 44 圖 11 [Ir(piq)2(ppTES)] 以不同方法嵌入SiO2在乙醇中測得的PL光譜圖 45 圖 12 [Ir(dfppy)2(ppTES)]/SiO2在不同的溶劑下測得的PL光譜圖 (A) 以Stöber製備 (B) 以reverse microemulsion製備 46 圖 13 [Ir(piq)2(ppTES)]/SiO2在不同的溶劑下測得的 PL (A) 以Stöber 製備 (B) 以reverse microemulsion製備 47 圖 14 以reverse microemulsion合成[Ir(dfppy)2(ppTES)]/SiO2的TEM影像 49 圖 15 以reverse microemulsion合成[Ir(piq)2(ppTES)]/SiO2的TEM影像 50 圖 16 CdSe/ZnSe/ZnS/SiO2的TEM影像 52 圖 17 三合一奈米粒子的合成步驟 56 圖 18 四氧化三鐵奈米粒子的TEM影像 57 圖 19 四氧化三鐵被二氧化矽包覆後的TEM影像 58 圖 20 PXRD ( A ) 四氧化三鐵奈米粒子 ( B ) 四氧化三鐵在包在二氧化矽中 59 圖 21 Fe3O4/SiO2 EDX 光譜 60 圖 22 Fe3O4 的SQUID圖譜 60 圖 23 Fe3O4/SiO2(Ir) 奈米粒子在溶液中測得的吸收及放光光譜 61 圖 24 三合一奈米粒子在水溶液下的物理性質 62 圖 25 細胞經染色在光學顯微鏡下的圖 64 圖 26 MTT assay 64 圖 27 奈米粒子在MRI上的顯像 65 圖 28 經PDT而使癌細胞凋亡 66 圖 29 使用方法1形成中空型二氧化矽奈米粒子的TEM影像 69 圖 30 使用方法2形成中空型二氧化矽奈米粒子的TEM影像 70 圖 31 使用方法3形成中空型二氧化矽奈米粒子的TEM影像 71 圖 32 製備中空型二氧化矽之方法 72 附錄目錄 附錄 1 錯合物Ir(dfppy)2(pppo) 的1H NMR 光譜 74 附錄 2 錯合物Ir(piq)2(pppo) 的1H NMR 光譜 75 附錄 3 錯合物Ir(dfppy)2(ppTES) 的1H NMR 光譜 76 附錄 4 錯合物Ir(piq)2(ppTES) 的1H NMR 光譜 77

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