一種硫化物近紅外長餘輝發光材料及其製備方法和應用
2023-09-19 01:16:10 1
一種硫化物近紅外長餘輝發光材料及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及近紅外長餘輝發光材料，特別涉及一種硫化物近紅外長餘輝發光材料及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]光學成像以光子作為信息源，代表了一個快速延伸的領域並被直接應用於藥理學、分子細胞生物學和診斷學。但是這種技術仍然存在許多局限性，尤其是在體內光照時產生的組織自發螢光和在短波激發光照射下的弱的組織滲透性。為了克服這些困難，科學家研究了一系列無機發光材料，發射光是在近紅外區域(NIR)，分子發射近紅外光(700-1lOOnm)，可以用於活體分子目標的探測，因為生物體血液和組織在這個波長範圍內內是相對透明的，從而減少了體內背景幹擾造成的難題。而長餘輝材料因為在信號採集過程中沒有激發光的幹擾，可以極大限度的提高成像精度。但是現在這種近紅外材料的種類還是很少，發光中心也很少。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的之一在於提供一種硫化物近紅外長餘輝發光材料，餘輝發光峰位於365、450、704、790、810納米，810納米發光峰的餘輝衰減時間長達100分鐘。
[0004]本發明的目的之二在於提供上述硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法。
[0005]本發明的目的之三在於提供上述硫化物近紅外長餘輝發光材料的應用。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0007]—種硫化物近紅外長餘輝發光材料，以CaS為基體材料，基體材料中摻雜0.1?1mol % 的 Tm2O3 和O ?20mol % 的 Er2O3。
[0008]所述基體材料中摻雜0.01?20mol %的Er2O3。
[0009]所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法，包括以下步驟:
[0010](I)稱量物料:分別稱取硫酸鈣、氧化銩和氧化鉺；
[0011](2)物料經研磨混勻後在還原性氣氛中於950 0C?1050 °C下煅燒4?5小時。
[0012]步驟(2)之後還進行以下步驟:
[0013]關閉還原性氣氛，通入CS2氣體或者H2S氣體，煅燒I?2小時後隨爐冷卻到室溫。
[0014]步驟(2)物料經研磨混勻在還原性氣氛中於950 °C?1050 °C下煅燒4?5小時，具體為:
[0015]物料經研磨混勻後裝入坩禍，並埋入碳粉中，在還原性氣氛中由室溫升溫至950°C?1050 0C下煅燒4?5小時。
[0016]所述還原性氣氛為由體積百分比為5%H2和體積百分比為5%的唚組成。
[0017]所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的應用，作為近紅外光學生物成像用螢光標記材料。
[0018]與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果:
[0019](I)本發明的硫化物近紅外長餘輝發光材料，通過摻雜三價銩離子，實現了近紅外長餘輝發光，餘輝發光峰位於365、450、704、790、810納米，810納米發光峰的餘輝衰減時間長達100分鐘，可用做近紅外光學生物成像螢光標記物。
[0020](2)本發明的硫化物近紅外長餘輝發光材料，通過三價銩離子和鉺離子的共摻雜，三價鉺離子摻雜進二價金屬離子位(Ca位)，由於非等價替換，因此產生了一個帶正電荷的缺陷[Erca]，從而鉺離子摻雜可以有效改善材料的缺陷分布，增強餘輝強度及餘輝衰減時間。
[0021](3)本發明的硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備工藝簡單，製備工藝簡單，易於大規模技術推廣，易於大規模技術推廣。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的實施例1製備的樣品的餘輝光譜。
[0023]圖2為本發明的實施例1製備的樣品的長餘輝衰減曲線。
[0024]圖3為本發明的實施例1製備的樣品的螢光光譜。
[0025]圖4為本發明的實施例2製備的樣品的餘輝光譜。
[0026]圖5為本發明的實施例2製備的樣品的長餘輝衰減曲線。
[0027]圖6為本發明的實施例3製備的樣品的餘輝光譜。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
[0029]實施例1
[0030]一種三價銩離子摻雜的硫化鈣近紅外長餘輝發光材料的製備方法:
[0031]按照以下成分:基體為CaS，Tm3+的摻雜量為0.lmol% ;分別稱取硫酸鈣、氧化銩，經研磨混勾後在還原性氣氛(5%H2+95%N2)室溫升溫至1000°C，煅燒5小時後，關閉氮氫氣，通入CS2氣體或者H2S氣體，煅燒I小時後隨爐冷卻到室溫。
[0032]本實施例製備的近紅外長餘輝發光材料的長餘輝光譜如圖1所示，在254納米紫外光下輻照10分鐘後，間隔30秒後測試，得到了近紅外長餘輝發光，發光峰位於365、450、704、790、810納米。如圖2所示，監測810納米的近紅外長餘輝發光，發現時間長達100分鐘。上述測試結果說明此種材料具有優良的近紅外長餘輝發光。圖3是本實施例製備的近紅外長餘輝發光材料的螢光激發和發射光譜，說明發光中心是Tm3+離子。
[0033]實施例2
[0034]一種三價銩離子摻雜的硫化鈣近紅外長餘輝發光材料的製備方法:
[0035]按照以下成分:基體為CaS，Tm3+、Er3+的摻雜量分別為10mol%，20mol% ;分別稱取硫酸鈣、氧化銩、氧化鉺，經研磨混勻後在還原性氣氛(5%H2+95%N2)室溫升溫至1000°C，煅燒5小時後，關閉氮氫氣，通入CS2氣體或者H2S氣體，煅燒I小時後隨爐冷卻到室溫。
[0036]本實施例製備的近紅外長餘輝發光材料的長餘輝光譜如圖4所示，在254納米紫外光下輻照10分鐘後，間隔30秒後測試，得到了近紅外長餘輝發光，發光峰位於365、450、704、790、810納米。如圖5所示，監測810納米的近紅外長餘輝發光，發現時間長達200分鐘。上述測試結果說明本實施例製備的近紅外長餘輝發光材料具有優良的近紅外長餘輝發光。
[0037]實施例3
[0038]一種三價銩離子摻雜的硫化鈣近紅外長餘輝發光材料的製備方法:
[0039]按照以下成分:基體為CaS，Tm3+、Er3+的摻雜量分別為5mol %,0.01mol%；分別稱取硫酸鈣、氧化銩、氧化鉺，經研磨混勻後在還原性氣氛(5 % H2+95 % N2)室溫升溫至1000 V，煅燒5小時後，關閉氮氫氣，通入CS2氣體或者H2S氣體，煅燒I小時後隨爐冷卻到室溫。
[0040]本實施例製備的近紅外長餘輝發光材料在254納米紫外光下輻照10分鐘後，間隔30秒後測試，得到了近紅外長餘輝發光，發光峰位於365、450、704、790、810納米。如圖6所示，監測810納米的近紅外長餘輝發光，發現時間長達130分鐘。上述測試結果說明本實施例製備的近紅外長餘輝發光材料具有優良的近紅外長餘輝發光。
[0041]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種硫化物近紅外長餘輝發光材料，其特徵在於，以CaS為基體材料，基體材料中摻雜0.1?1mol % 的ΤΠ12Ο3和O?20mol % 的Er2〇3。2.根據權利要求1所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料，其特徵在於，所述基體材料中摻雜 0.01 ?20mol % 的 Er2O3。3.權利要求1所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)稱量物料:分別稱取硫酸鈣、氧化銩和氧化鉺； (2)物料經研磨混勾後在還原性氣氛中於9500C?1050 0C下煅燒4?5小時。4.根據權利要求3所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，步驟(2)之後還進行以下步驟: 關閉還原性氣氛，通入CS2氣體或者H2S氣體，煅燒I?2小時後隨爐冷卻到室溫。5.根據權利要求3所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，步驟(2)物料經研磨混勻在還原性氣氛中於950 °C?1050 °C下煅燒4?5小時，具體為: 物料經研磨混勻後裝入坩禍，並埋入碳粉中，在還原性氣氛中由室溫升溫至950°C?1050 0C下煅燒4?5小時。6.根據權利要求3或5所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，所述還原性氣氛為由體積百分比為5%H2和體積百分比為5%的他組成。7.權利要求1所述的硫化物近紅外長餘輝發光材料的應用，其特徵在於，作為近紅外光學生物成像用螢光標記材料。
【專利摘要】本發明公開了一種硫化物近紅外長餘輝發光材料，以CaS為基體材料，基體材料中摻雜0.1～10mol％的Tm2O3和0～20mol％的Er2O3。本發明還公開了上述硫化物近紅外長餘輝發光材料的製備方法，包括以下步驟：(1)稱量物料：分別稱取硫酸鈣、氧化銩和氧化鉺；(2)物料經研磨混勻後在還原性氣氛中於950℃～1050℃下煅燒4～5小時。本發明的硫化物近紅外長餘輝發光材料，餘輝發光峰位於365、450、704、790、810納米，810納米發光峰的餘輝衰減時間長達100分鐘，可用於近紅外光學生物成像用螢光標記。
【IPC分類】C09K11/56, G01N21/64
【公開號】CN105713601
【申請號】CN201610197015
【發明人】邱建榮, 李楊, 陳汝春, 劉時劍
【申請人】華南理工大學