锗纳米材料因其独特的光学性质及电学性质,及其在光电器件、生物成像和能量转换与储存等领域的应用潜力吸引了研究者的广泛关注。传统锗纳米材料制备方法过程复杂、条件苛刻、需要用到有机溶剂,研究应用局限在光电领域因而限制了锗纳米材料的研究应用。因此寻找温和的制备方法,开发具有良好光学性质的新型锗纳米材料,并拓展锗纳米材料在生物医学领域的研究应用具有重要意义。为此,本文展开了以下几个方面的研究。1.采用温和的方法成功合成了一种新的水溶性锗掺杂硫化镉量子点(Ge:CdS d-dots),并将掺杂量子点表面功能化修饰上叶酸,用于靶向癌细胞成像。采用UV-Vis、PL、TEM、XRD、EDS及Raman等技术手段对材料结构性质进行表征,所合成掺杂量子点平均粒径为8.5 nm。锗按生长掺杂机理掺杂进硫化镉量子点中,使量子点荧光强度增强50%,荧光量子产率提高7.81%,并增强量子点光学稳定性。此外,锗元素毒性低,降低了硫化镉量子点的生物毒性,这拓展了半导体量子点在生物领域的研究应用。2.以Na₂GeO₃为锗源,Na₂S为硫源,CuSO₄为铜离子来源,采用水热法一步成功合成铜掺杂硫化锗(Cu:GeS)发光纳米材料,并将材料表面进行功能化用于癌细胞靶向成像。采用UV-Vis、PL、TEM、FESEM、XRD及Raman等技术对材料结构性质进行表征。所制得铜掺杂硫化锗纳米材料粒径为138±8 nm,形貌为圆片状。掺杂进的铜离子可形成新的发光中心,增强了材料荧光强度,荧光发射波长从410 nm红移到510 nm,荧光量子产率增加6.1%。此外,材料表面分布的铜离子很容易与功能小分子结合,将有利于材料表面进一步功能化而应用到生物体系中。3.采用水热法以Na₂GeO₃为锗源,维生素C为碳源,成功合成锗/碳复合纳米结构,通过加入磷酸二氢钾盐调控材料尺寸及荧光性质,得到具有多激发多发射荧光性质的锗/碳复合纳米结构。用PL、UV-Vis、FT-IR、XRD、HRTEM及FESEM等技术对材料进行表征。所制备的锗/碳复合纳米结构粒径分布在35-85 nm之间,为碳包锗的复合结构。磷酸二氢钾可有效降低材料尺寸并使材料的荧光量子产率提高17%。所合成的锗/碳复合纳米材料荧光稳定性好,细胞毒性小,可实现多颜色的细胞荧光成像。此外,锗/碳复合纳米材料具有良好的光热转换效应,可实现细胞光热治疗。