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      一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法與流程

      文檔序號(hào):11672047閱讀:577來(lái)源:國(guó)知局
      一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法與流程

      本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法。



      背景技術(shù):

      長(zhǎng)余輝材料就是在經(jīng)歷一段時(shí)間激發(fā)(例如x光激發(fā)、紫外光激發(fā)、可見(jiàn)光激發(fā)或電子束激發(fā)等)后,停止激發(fā)仍然能夠觀察到發(fā)光的材料。這樣的發(fā)光在不同的材料中持續(xù)時(shí)間不同,少到幾秒,多到幾周。

      早期長(zhǎng)余輝材料的研究對(duì)象主要集中于硫化物,例如zns:cu(綠光),cas:bi(藍(lán)光),cas:eu,tm(紅光),但是硫化物的穩(wěn)定性較差。后來(lái)發(fā)展的稀土摻雜鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料(sral2o4:eu2+,dy3+,caal2o4:eu2+,nd3+)和硅酸鹽材料(mgsio3:eu2+,dy3+,mn2+,ca3mgsi2o8:eu2+,dy3+等)余輝時(shí)間長(zhǎng),亮度大,耐水耐堿性能好,但長(zhǎng)余輝材料的發(fā)光波段都是停留在可見(jiàn)光區(qū)域,有關(guān)近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究還是比較少。

      隨著長(zhǎng)余輝材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的增多,研究者發(fā)現(xiàn),近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料可以用于活體分子目標(biāo)的探測(cè),因?yàn)樯矬w血液和組織在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)是相對(duì)透明的,從而減少了體內(nèi)背景干擾造成的難題。而且相對(duì)于其他的成像標(biāo)記材料,長(zhǎng)余輝材料用以作為生物熒光標(biāo)記材料獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn)是可以用來(lái)觀察標(biāo)記材料的擴(kuò)散,這是其他任何標(biāo)記材料所不具備的,其中,研究較多的是cr3+摻雜的近紅外長(zhǎng)余輝材料。但是,現(xiàn)有技術(shù)中cr3+摻雜的近紅外長(zhǎng)余輝材料的發(fā)光峰都集中在700nm左右,而這種發(fā)光峰在700nm的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在生物組織內(nèi)部的透過(guò)率比較低,穿透深度較淺,并不能滿足醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      有鑒于此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,本發(fā)明提供的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的透過(guò)率較高,穿透深度較大。

      本發(fā)明提供了一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,如式(ⅰ)所示:

      caznge2o6:xcr3+(ⅰ)

      其中,cr3+的含量為0.1mol%≤x≤5.0mol%。

      優(yōu)選的,所述cr3+的含量為0.1mol%≤x≤1.0mol%。

      本發(fā)明還提供了一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法,包括以下步驟:

      將含鈣化合物、含鋅化合物、含鍺化合物和含鉻化合物混合,在1000~1150℃燒制3~6h,得到近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。

      優(yōu)選的,所述含鈣化合物為碳酸鈣和/或氧化鈣。

      優(yōu)選的,所述含鋅化合物為氧化鋅和/或碳酸鋅。

      優(yōu)選的,所述含鍺化合物為氧化鍺。

      優(yōu)選的,所述含鉻化合物為氧化鉻。

      優(yōu)選的,所述含鋅化合物、含鍺化合物和含鉻化合物的質(zhì)量比為6:5:12:0.001~0.2。

      優(yōu)選的,所述混合后,還包括:將所述混合得到的混合物研磨混勻。

      優(yōu)選的,所述燒制的溫度為1000~1100℃;所述燒制的時(shí)間為4~6h。

      本發(fā)明提供了一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,如式(ⅰ)所示:

      caznge2o6:xcr3+(ⅰ)

      其中,cr3+的含量為0.1mol%≤x≤5.0mol%。

      本發(fā)明提供的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,以caznge2o6為基質(zhì),cr3+作為激活離子,發(fā)光波長(zhǎng)位于650nm~1000nm,發(fā)光峰位于700nm~1000nm,這種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的透過(guò)率較高,穿透深度較大。同時(shí),本發(fā)明原材料取材廣泛,價(jià)格低廉,制備方法簡(jiǎn)單,易于大規(guī)模推廣。

      附圖說(shuō)明

      圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的xrd圖;

      圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下的激發(fā)光譜;

      圖3給出了本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下的發(fā)射光譜;

      圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min后780nm處的余輝衰減情況圖;

      圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下的激發(fā)光譜;

      圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下的發(fā)射光譜;

      圖7為本發(fā)明實(shí)施例2制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min后780nm處的余輝衰減情況圖;

      圖8為本發(fā)明實(shí)施例3制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下的激發(fā)光譜;

      圖9為本發(fā)明實(shí)施例3制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下的發(fā)射光譜;

      圖10為本發(fā)明實(shí)施例3制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min后780nm處的余輝衰減情況圖。

      具體實(shí)施方式

      下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

      本發(fā)明提供了一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,如式(ⅰ)所示:

      caznge2o6:xcr3+(ⅰ)

      其中,cr3+的含量為0.1mol%≤x≤5.0mol%。

      優(yōu)選的,所述cr3+的含量為0.1mol%≤x≤1.0mol%。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中,所述cr3+的質(zhì)量含量為0.1mol%、0.5mol%或5.0mol%。

      本發(fā)明提供的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料不同于現(xiàn)有技術(shù)中已有的cr3+摻雜的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,其以caznge2o6為基質(zhì),cr3+作為激活離子,發(fā)光波長(zhǎng)位于650nm~1000nm,發(fā)光峰位于700nm~1000nm,這種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的透過(guò)率較高,穿透深度較大,為近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更多的選擇。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中,發(fā)光波長(zhǎng)位于650nm~850nm處,發(fā)光峰位于830nm處;在本發(fā)明的某些實(shí)施例中,發(fā)光波長(zhǎng)位于650nm~860nm處,發(fā)光峰位于817nm處;在本發(fā)明的某些實(shí)施例中,發(fā)光波長(zhǎng)位于650nm~860nm處,發(fā)光峰位于823nm處。

      本發(fā)明還提供了上述近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法,包括以下步驟:

      將含鈣化合物、含鋅化合物、含鍺化合物和含鉻化合物混合,在1000~1150℃燒制3~6h,得到近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。

      在本發(fā)明中,所述含鈣化合物為碳酸鈣和/或氧化鈣;更優(yōu)選為碳酸鈣。所述含鋅化合物為氧化鋅和/或碳酸鋅;更優(yōu)選為氧化鋅。所述含鍺化合物優(yōu)選為氧化鍺。所述含鉻化合物優(yōu)選為氧化鉻。本發(fā)明對(duì)所采用的原料的來(lái)源并無(wú)特殊的限制,可以為一般市售。

      上述含鈣化合物、含鋅化合物、含鍺化合物和含鉻化合物的質(zhì)量比優(yōu)選為6:5:12:0.001~0.2;更優(yōu)選為6:5:12:0.001~0.02。

      將所述含鈣化合物、含鋅化合物、含鍺化合物和含鉻化合物混合后,優(yōu)選還包括:將所述混合得到的混合物研磨混勻。本發(fā)明對(duì)所述研磨的方式并無(wú)特殊的限制,采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的研磨方式即可。本發(fā)明對(duì)所述混勻的方式并無(wú)特殊的限制,采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混勻方式即可。

      在本發(fā)明中,所述燒制的溫度為1000~1150℃;優(yōu)選為1000~1100℃;在本發(fā)明的某些實(shí)施例中,所述燒制的溫度為1000℃或1100℃。所述燒制的時(shí)間為3~6h,優(yōu)選為4~6h;在本發(fā)明的某些實(shí)施例中,所述燒制的時(shí)間為4h、5h或6h。

      本發(fā)明公開(kāi)的一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法簡(jiǎn)單易行,易于大規(guī)模推廣;同時(shí),原材料取材廣泛,價(jià)格低廉。由上述制備方法制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)光波長(zhǎng)位于650nm~1000nm,發(fā)光峰位于700nm~1000nm,這種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的透過(guò)率較高,穿透深度較大。

      為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明,以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述,但不能將其理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

      實(shí)施例1

      按照質(zhì)量比為6:5:12:0.02分別稱(chēng)取0.581g碳酸鈣、0.473g氧化鋅、1.214g氧化鍺和0.002g氧化鉻,經(jīng)研磨混勻后,在1100℃燒制4h,得到近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。所述近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料中,cr3+的含量為0.5mol%。

      利用x射線衍射儀對(duì)得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料進(jìn)行分析,結(jié)果如圖1所示。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的xrd圖。由圖1可以看出,摻雜沒(méi)有引起新物相的生成,從而可以證明本實(shí)施例得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料是caznge2o6純相。

      在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下,研究得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的激發(fā)光譜,如圖2所示。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下的激發(fā)光譜。從圖2可以看出,在300~700nm處出現(xiàn)明顯激發(fā)峰,獲得的三個(gè)激發(fā)峰分別位于302nm、467nm和664nm處,從而證實(shí)了發(fā)光中心是cr離子。

      在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下,研究得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)射光譜,如圖3所示。圖3給出了本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下的發(fā)射光譜。由圖3可以看出,在波長(zhǎng)600nm~850nm處,有比較明顯的發(fā)射光,發(fā)光峰位于830nm處。

      將得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min,然后檢測(cè)其余輝衰減情況,如圖4所示。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min后780nm處的余輝衰減情況圖。由圖4可以看出,本實(shí)施例制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料具有長(zhǎng)達(dá)3600s的近紅外長(zhǎng)余輝。

      實(shí)施例2

      按照質(zhì)量比為6:5:12:0.2分別稱(chēng)取0.581g碳酸鈣、0.473g氧化鋅、1.214g氧化鍺和0.022g氧化鉻,經(jīng)研磨混勻后,在1100℃燒制5h,得到紅光-近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。所述近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料中,cr3+的含量為5mol%。

      在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下,研究得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的激發(fā)光譜,如圖5所示。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下的激發(fā)光譜。從圖5可以看出,在300~700nm處出現(xiàn)明顯激發(fā)峰,獲得的三個(gè)激發(fā)峰分別位于303nm、464nm和662nm處,從而證實(shí)了發(fā)光中心是cr離子。

      在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下,研究得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)射光譜,如圖6所示。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下的發(fā)射光譜。由圖6可以看出,在波長(zhǎng)600nm~860nm處,有比較明顯的發(fā)射光,發(fā)光峰位于817nm處。

      將得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min,然后檢測(cè)其余輝衰減情況,如圖7所示。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min后780nm處的余輝衰減情況圖。由圖7可以看出,本實(shí)施例制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料具有長(zhǎng)達(dá)3600s的近紅外長(zhǎng)余輝。

      實(shí)施例3

      按照質(zhì)量比為6:5:12:0.004分別稱(chēng)取0.581g碳酸鈣、0.473g氧化鋅、1.214g氧化鍺和0.00044g氧化鉻,經(jīng)研磨混勻后,在1000℃燒制6h,得到紅光-近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。所述近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料中,cr3+的質(zhì)量含量為0.1mol%。

      在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下,研究得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的激發(fā)光譜,如圖8所示。圖8為本發(fā)明實(shí)施例3制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為780nm下的激發(fā)光譜。從圖8可以看出,在300~700nm處出現(xiàn)明顯激發(fā)峰,獲得的三個(gè)激發(fā)峰分別位于302nm、465nm和658nm處,從而證實(shí)了發(fā)光中心是cr離子。

      在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下,研究得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的發(fā)射光譜,如圖9所示。圖9為本發(fā)明實(shí)施例3制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在激發(fā)波長(zhǎng)為470nm下的發(fā)射光譜。由圖9可以看出,在波長(zhǎng)600nm~860nm處,有比較明顯的發(fā)射光,發(fā)光峰位于823nm處。

      將得到的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min,然后檢測(cè)其余輝衰減情況,如圖10所示。圖10為本發(fā)明實(shí)施例3制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在紫外光下照射10min后780nm處的余輝衰減情況圖。由圖10可以看出,本實(shí)施例制得的近紅外長(zhǎng)余輝發(fā)光材料具有長(zhǎng)達(dá)3600s的近紅外長(zhǎng)余輝。

      以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

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