2.6　稀土有机-无机多功能杂化材料

随着人们对材料要求的不断提高，单一功能的材料已经不能满足当今应用的需要，多功能杂化材料越来越受到科学家们的重视，人们希望将多种性质和功能融入同一材料中，从而形成具有多功能性质的新型纳米材料。目前，基于稀土杂化发光材料的多功能材料主要集中在将稀土的发光性能与磁性材料相结合。

与铁磁性材料相比，由于在外加磁场去除后没有剩磁出现，超顺磁材料更值得期待。其中纳米Fe₃O₄由于制备简单、原料廉价和性能稳定的特性受到了研究者的青睐，在药物靶向、生物传感与分离、磁共振造影等生物医学领域具有重要的应用价值。通过机械研磨法、溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、超临界流体法、电化学法、水热还原法等可以制得这种磁性纳米材料。在碱性条件下共沉淀Fe³⁺与Fe²⁺的混合溶液可以制得Fe₃O₄，这种方法^[87]简单易行，无须复杂的设备和仪器，是目前研究和应用最多的一种方法，得到的Fe₃O₄纳米颗粒粒径较为均一，团聚较少，且粒径分布多为10nm左右。

张洪杰院士在以磁性二氧化硅核壳结构的纳米球为基质的稀土配合物杂化磁光双功能材料的制备、形貌、结构、磁性及发光性能方面做出了开创性的工作^[88～90]。他们用二氧化硅包覆Fe₃O₄纳米颗粒得到具有核壳结构的磁性二氧化硅纳米球，然后把稀土配合物Ln(DBM)₃phen （Ln=Tb，Nd，Yb）通过共价键的形式嫁接到磁性二氧化硅核壳结构的纳米球表面，制得了以磁性二氧化硅核壳结构的纳米球为基质的磁光双功能杂化材料样品。其中，含Tb³⁺对氨基苯甲酸配合物的双功能杂化材料样品具有磁性和Tb³⁺的特征可见荧光发射性能，而含Nd³⁺和Yb³⁺配合物的双功能杂化材料样品除具有磁性外，还分别具有Nd³⁺和Yb³⁺的特征近红外荧光性能。另外，他们还制备了一种新型的磁光双功能的具有介孔结构的杂化材料——Eu(TTA)₃phen-Fe₃O₄@MM，该材料有高色纯度的红光荧光性能。其中磁性Fe₃O₄纳米颗粒被包覆于介孔球中，Eu(TTA)₃phen以共价键的形式嫁接在介孔球的网络中。这些材料具有许多独特的性能，比如大的表面积和孔体积、表面易修饰、良好的生物相容性，在光通信、医药、生物学以及传感器方面显示出重要的潜在应用价值。这些磁光双功能材料具有以下几方面独特的特点：①介孔硅基质具有良好的生物兼容性，比表面积大，孔径可调并具有众多易于修饰的Si—OH；②由于近红外光对血液和组织器官具有良好的穿透性，因此近红外磁光双功能材料在生物成像领域具有重要的潜在应用价值；③在外加磁场作用下可实现靶向成像和定向成像。