掺杂的近红外长余辉材料及其制备方法、应用

文档序号:9343682来源:国知局
掺杂的近红外长余辉材料及其制备方法、应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及近红外长余辉发光材料,特别涉及一种Bi2+掺杂的近红外长余辉材料及其制备方法、应用。
【背景技术】
[0002]长余辉材料是一种能够储存能量,在激发源关闭后具有相当长时间的余辉发射的发光材料。在日光或紫外线等光源的激发下吸收外界光源的能量,并将其储存起来,关闭激发光源后,在室温下以可见光的形式释放出来,形成长余辉发光。长余辉发光材料的主要用途在早期主要是黑暗环境中的指示照明,如用于紧急通道、火险通道的指示牌及其他设备上,既节能又环保。在资源日趋紧张的现代社会,长余辉发光材料作为一种新型、环保、高效、节能的发光材料越来越受到人们的关注。目前,长余辉发光材料得到迅猛的发展,已在应急照明、特殊指示、交通标识、工艺美术等诸多领域得到广泛应用。近年来又逐渐拓展到生物标示、医学探测、信息存储、高能射线探测等应用领域。作为长余辉发光材料多色化的关键技术之一,近红外长余辉发光材料的制备与研究一直是关注的焦点。
[0003]但是,近红外长余辉的发展远远落后于可见长余辉,近红外区域的发展极其缓慢。主要存在两个方面。一,由于近红外长余辉发光的发射波长范围受到限制,具有近红外长余辉的离子种类非常少。到现在为止,只有Mn4+,Mn2+和Cr 3+的红光和650_1000nm近红外光被广泛的报道。二,合适的基质更是少之又少,从而造成了余辉时间较短,很难优化长余辉性质。Mn2+只能在Zn 2+的四面体中才能观察到长余辉现象,而Cr 3+则只能在Ga 3+的八面体位置才能观察到长余辉现象,所以只有部分Zn的含氧酸盐和镓酸盐中才能观察到长余辉发光。
[0004]由于长余辉材料有其独特的性能,尤其是在生物透过窗口(650-1400nm),它具有寿命长,低自体荧光,高信噪比,深组织穿透性等优良特性,被认为是新一代生物标记材料最有潜力的替代者。研究近红外长余辉材料对于提高光学成像的分辨率,减弱光干扰作用,分析细胞、组织及其他复杂系统的结构和功能有重大意义。因此,寻找新的近红外长余辉发光材料的基质和离子变得尤为重要。

【发明内容】

[0005]为了克服现有技术的上述缺点与不足,本发明的目的在于提供一种Bi2+掺杂的近红外长余辉材料,其长余辉发光波长范围位于650nm-1000nm,发射峰的峰位位于800nm左右。
[0006]本发明的另一目的在于提供上述Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法。
[0007]本发明的再一目的在于提供上述Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的应用。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0009]—种Bi2+掺杂的近红外长余辉材料,基质材料为ASnO3,掺杂元素为B1、M、N;其中A为Ca、Sr中的一种,M为Mo、Zr、Nb、T1、Cr中的一种,N为Y、La中的一种;x的范围为0.1mol %?5mol %,y 的范围为 0.1mol %?5mol %,z 的范围为 0.1mol %?5mol %。
[0010]所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,包括以下步骤:
[0011](I))称量物料:分别称量含锡化合物、含铋化合物、含A化合物、含M化合物、含N化合物;
[0012]其中,含A化合物为含Ca化合物、含Sr化合物中的一种;
[0013]所述含M化合物为含Mo化合物、含Zr化合物、含Nb化合物、含Ti化合物、含Cr化合物中的一种;
[0014]所述含N化合物为含Y化合物、含La化合物中的一种;
[0015](2)步骤(I)所称量的物料经研磨混匀后在空气中1000?1300°C烧制2?8小时,得到Bi2+掺杂的近红外长余辉材料。
[0016]所述含锡化合物为氧化锡。
[0017]所述含铋化合物为氧化铋。
[0018]所述含Ca化合物为碳酸钙;所述含Sr化合物为碳酸锶。
[0019]所述含Mo化合物为氧化钼;所述含Zr化合物为氧化锆;所述含Nb化合物为氧化铌;所述含Ti化合物为氧化钛;所述含Cr化合物为氧化铬。
[0020]所述含Y化合物为氧化钇;所述含La化合物为氧化镧。
[0021]所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的应用,,用于生物标记成像。
[0022]与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
[0023]近红外长余辉的发光离子非常少,可供选择的基质也非常有限。Bi2+的研究很多,大量关于Bi2+的荧光报道,但是Bi 2+的长余辉却没有报道过;且在SOOnm左右波段的长余辉更是鲜有发现。本发明制备得到的Bi2+掺杂的近红外长余辉发光材料,可以发射出SOOnm左右的近红外长余辉,实现了新波段、新离子的长余辉。大大扩展了长余辉材料对于基质和离子的可选择性,提升了近红外长余辉的发展空间,有效地促进了长余辉的发展。本发明的材料发射出800nm左右的长余辉,能很好的用于生物标记成像。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的实施例1制备的样品的近红外荧光光谱。
[0025]图2为本发明的实施例1制备的样品的近红外长余辉光谱。
[0026]图3为本发明的实施例1制备的样品的近红外长余辉衰减曲线。
[0027]图4为本发明的实施例2制备的样品的近红外长余辉衰减曲线。
[0028]图5为本发明的实施例3制备的样品的近红外荧光光谱。
[0029]图6为本发明的实施例3制备的样品的近红外长余辉衰减曲线。
[0030]图7为本发明的实施例4制备的样品的近红外长余辉光谱。
[0031]图8为本发明的实施例5制备的样品的近红外长余辉衰减曲线。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
[0033]实施例1
[0034]本实施例的近红外长余辉材料,基质材料为CaSnO3;掺杂离子为B1、Mo、Y,掺杂量都为0.5mol %,按照以上成分,分别称取碳酸钙,二氧化锡,氧化铋,氧化钼,氧化钇,经研磨混匀后1200°C烧制2小时。
[0035]本实施例制备的样品的近红外荧光光谱如图1所示显示,在312nm的激发下,发出了 788nm的荧光,788nm的发光对应着激发峰如图1左边激发光谱所示。图2显示了本实施例制备的近红外长余辉材料在太阳光下照射10分钟后I分钟的长余辉光谱,表明此种材料具备长余辉特性。图3为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测788nm的余辉衰减情况,显示了本材料具备一定时间的近红外长余辉。
[0036]实施例2
[0037]本实施例的近红外长余辉材料,基质材料为CaSnO3;掺杂离子为B1、Zr、La,掺杂量都为5mol %,按照以上成分,分别称取碳酸钙,氧化锡,氧化铋,氧化锆,氧化镧,经研磨混匀后1100°C烧制4小时。
[0038]图4为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测788nm的余辉衰减情况,显示了本材料具备一定时间的近红外长余辉。
[0039]实施例3
[0040]本实施例的近红外长余辉材料,基质材料为SrSnO3;掺杂离子为B1、Nb、Y,掺杂量都为2mol % ο按照以上成分,分别称取碳酸锶,二氧化锡,氧化铋,氧化铌,氧化钇,经研磨混匀后1300°C烧制4小时。
[0041]图5显示了在298nm的激发下,发出了 808nm的荧光,808nm的发光对应着激发峰如图5左边激发光谱所示。图6为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测808nm的余辉衰减情况,显示了本材料具备一定时间的近红外长余辉。
[0042]实施例4
[0043]本实施例的近红外长余辉材料,基质材料为SrSnO3;掺杂离子为B1、T1、La,掺杂量分别为5mol %,3mol %,Imol %。按照以上成分,分别称取碳酸锁,氧化锡,氧化祕,氧化钛,氧化镧,经研磨混匀后IlOOcC烧制8小时。
[0044]图7为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后的长余辉光谱,显示了本材料具备近红外长余辉。
[0045]实施例5
[0046]本实施例的近红外长余辉材料,基质材料为SrSnO3;掺杂离子为B1、Cr、Y,掺杂量分别为Imol %,3mol %,5mol %。按照以上成分,分别称取碳酸锁,氧化锡,氧化祕,氧化络,氧化钇,经研磨混匀后1100°C烧制5小时。
[0047]图8为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测808nm的余辉衰减情况,显示了本材料具备一定时间的近红外长余辉。
[0048]上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种Bi 2+掺杂的近红外长余辉材料,其特征在于,基质材料为ASnO 3,掺杂元素为B1、M、N;其中A为Ca、Sr中的一种,M为Mo、Zr、Nb、T1、Cr中的一种,N为Y、La中的一种;x的范围为0.1mol %?5mol %,y的范围为0.1mol %?5mol %,z的范围为0.1mol %?5mol %。2.权利要求1所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: (1))称量物料:分别称量含锡化合物、含铋化合物、含A化合物、含M化合物、含N化合物; 其中,含A化合物为含Ca化合物、含Sr化合物中的一种; 所述含M化合物为含Mo化合物、含Zr化合物、含Nb化合物、含Ti化合物、含Cr化合物中的一种; 所述含N化合物为含Y化合物、含La化合物中的一种; (2)步骤⑴所称量的物料经研磨混匀后在空气中1000?1300°C烧制2?8小时,得到Bi2+掺杂的近红外长余辉材料。3.根据权利要求2所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,其特征在于,所述含锡化合物为氧化锡。4.根据权利要求2所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,其特征在于,所述含铋化合物为氧化铋。5.根据权利要求2所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,其特征在于,所述含Ca化合物为碳酸钙;所述含Sr化合物为碳酸锶。6.根据权利要求2所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,其特征在于,所述含Mo化合物为氧化钼;所述含Zr化合物为氧化锆;所述含Nb化合物为氧化铌;所述含Ti化合物为氧化钛;所述含Cr化合物为氧化铬。7.根据权利要求2所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的制备方法,其特征在于,所述含Y化合物为氧化钇;所述含La化合物为氧化镧。8.权利要求1所述的Bi2+掺杂的近红外长余辉材料的应用,其特征在于,用于生物标记成像。
【专利摘要】本发明公开了一种Bi2+掺杂的近红外长余辉材料,基质材料为ASnO3,掺杂元素为Bi、M、N;其中A为Ca、Sr中的一种,M为Mo、Zr、Nb、Ti、Cr中的一种,N为Y、La中的一种;x的范围为0.1mol%~5mol%,y的范围为0.1mol%~5mol%,z的范围为0.1mol%~5mol%。本发明还公开了上述近红外长余辉材料的制备方法和应用。本发明还公开了上述近红外长余辉材料的制备方法。本发明的近红外长余辉材料发射出650-1000nm波段的近红外长余辉,其发射峰峰位于800nm附近,并都具备一定的余辉发光时间。
【IPC分类】A61K49/00, C09K11/66, G01N21/64
【公开号】CN105062475
【申请号】CN201510502489
【发明人】邱建荣, 秦嬉嬉, 李杨, 吴达坤
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月14日
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