纳米技术是涉及物理学、化学、生物学和材料科学等多学科的交叉研究领域。人们期待通过在纳米尺度对材料的精确合成、复合和组装强化材料的光、电、磁、催化等性能，以期在电子、生物、医药、环境等传统和新兴工业中开拓出新的领域。在纳米技术研究领域内，纳米粒子是研究最早最广泛的纳米材料。它们是介于体相材料和小分子之间的物质状态，具有许多独特的性质。量子尺寸效应和表面效应是导致纳米粒子独特性质的两个主要原因，它们使得纳米粒子体现出尺寸依赖的光学、电学、磁学性质。这些特性使得很多传统材料的纳米粒子成为具有全新应用价值的新材料。纳米粒子在生物技术中的应用是目前最受人关注的研究领域。由于纳米粒子和生物大分子处在同一尺寸范围上，通过对纳米粒子的表面修饰可以实现与生物分子的偶联。此时，具有的独特的光、电、磁性质的纳米粒子即可成为研究生物分子性质及其相互作用机制的最有利的工具。荧光纳米晶作为生物标记物就是纳米粒子在生物技术中应用的一个最佳范例。为实现荧光纳米晶作为生物标记物的实用化，必须开发出有效的合成高质量荧光纳米晶的制备方法和表面修饰技术。本论文的主要工作就是发展简便高效的合成水溶性掺杂型荧光纳米晶的方法，同时对其表面进行适当的修<WP=113>饰达到适用于生物标记的要求。本论文主要包括以下几个部分：1．水溶性ZnS:Mn纳米晶的合成：我们以巯基羧酸为稳定剂，制备了水溶性ZnS:Mn纳米晶，其具有掺杂Mn产生的明亮的橙色荧光。巯基羧酸和Zn的配位作用导致Mn的掺杂效率得到提高，同时反应的重复性亦得到改善。在我们采用的合成条件下，决定ZnS:Mn纳米晶荧光的主要因素是纳米晶的表面状态，通过不同的后处理步骤可以逐步改善纳米晶的表面性质，获得最高的发光效率。通过回流可以提高纳米晶的结晶度，减小晶体内部缺陷；在空气中陈化通过溶液中的溶解氧在纳米晶表面的吸附来钝化其表面可以使纳米晶的荧光大大提高；调整溶液中的S离子浓度使得ZnS纳米晶表面的S空位被占据可以有效的消除ZnS的表面态荧光，使得荧光峰单一化；而溶液的pH值则会影响巯基在纳米晶表面的配位作用从而对荧光产生较大影响。2．水溶性ZnCdS:Mn纳米晶的合成：通过以巯基羧酸为稳定剂，我们得到了Mn掺杂的ZnCdS合金型纳米晶。这种纳米晶在结构上是均一的，其光学吸收带隙可以通过调整Zn、Cd的比例来连续调节。其荧光性质也随组成的改变而变化。这是由于ZnS、CdS和MnS的不同反应活性造成的，只有在较低的Cd浓度使，Mn才能有效的掺杂进入纳米晶的晶格，从而出现特征性的橙色荧光。在Cd含量较高时，Mn以MnS原子簇的形式存在于纳米晶中，Mn－Mn相互作用导致橙色荧光被淬灭。3．水溶性ZnS:Cu纳米晶的合成：我们利用微波辅助合成的方法结合水热合成技术得到具有绿色荧光的水溶性ZnS:Cu纳米晶。由于CuS的溶度积和ZnS相差太多，仅通过常规水相处理方法得到的ZnS:Cu纳米晶其荧光性能达不到实用要求。利用微波辅助合成在水热条件下可以获得较高的反应温度和压力从而可以在大大提高ZnS:Cu纳米晶的结晶性，由于微波加热的速度很快，可以准确的控制反应的进行，因此通过调整微波反应条件可以较好的控<WP=114>制得到的纳米晶的粒径。利用微波辅助合成得到的ZnS:Cu纳米晶具有对称的荧光光谱，其中ZnS的表面态荧光被有效淬灭。利用XPS技术我们发现在微波辐射下可以促进Cu2＋向Cu＋的转化，从而提高Cu的掺杂效率，增加ZnS内部的Cu发光复合中心，使得掺杂Cu的荧光占据荧光谱的主导。4．Mn掺杂纳米晶的表面修饰：我们选择Zn0.75Cd0.25S:Mn纳米晶作为内核材料，在其外表面包覆ZnS壳层，得到了核壳型的Mn掺杂纳米晶。通过回流处理消除了独立的ZnS晶核，并使得ZnS壳层更为均一，使得Mn掺杂纳米晶的发光效率得到了较大提高。同时在不同pH条件下，纳米晶的荧光变化有原来的30％减小为7％。我们对ZnS:Mn纳米晶采用了氧化硅包覆的方法进行表面修饰。我们发展了一种较简便的两步法氧化硅包覆技术，通过表面配体交换反应将纳米晶表面的巯基羧酸以巯基硅烷替代，然后在水溶性氧化硅溶液中吸附一薄层二氧化硅，进一步的氧化硅层生长通过改进的St?ber方法完成，最终得到的复合荧光纳米粒子尺寸在30 nm左右。和裸露的ZnS:Mn纳米晶相比，氧化硅复合荧光纳米粒子可以在强酸性环境中保持荧光，其抗光氧化的能力也有较大提高，表面氧化硅层可以通过硅烷偶联剂修饰上适合偶联生物分子的官能团，从而作为一种较实用的荧光标记物。