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