一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法
2023-06-15 22:13:51 1
一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法
【專利摘要】一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法，本發明涉及螢光粉及其製備方法。本發明要解決現有光動力治療癌症所用的光敏劑在人體組織的穿透能力較差，治療不能深入到組織內部，及光敏劑價格昂貴和提高激發光源利用率的問題。化學通式為Y2O3ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.02，0.005≤z≤0.1。製備方法：按化學通式稱取Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2並溶於去離子水中，加入檸檬酸，攪拌至澄清，然後加入氨水攪拌，烘乾，最後煅燒，得到一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉。本發明用於一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法。
【專利說明】一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及螢光粉及其製備方法。
【背景技術】
[0002]光致發熱是物體收到光照射後吸收光的能量並轉化為熱能釋放出來的現象。這種現象具有廣泛的應用，比如雷射加工和太陽能加熱等等，它們的共同特點即為吸收光能並以熱能形式放出。
[0003]稀土元素一般是指原子序數從57 (鑭，La)到71 (鑥，Lu)，填充4f電子的位於過渡周期的鑭系元素。稀土元素離子一般都具有未填滿的4f或5f電子殼層，有不為零的磁矩，並且由於N個同層nf電子間的相互作用，稀土離子在紫外-可見-紅外範圍內有豐富的能級，並且這些能級都具有較長的能級壽命，因此稀土離子非常適合作為上轉換發光材料。近年來，大量研究報導了稀土離子摻雜材料的上轉換發光現象、螢光產生機制和潛在應用，尤其以其作為生物螢光標籤和光動力學治療癌症中的應用具有巨大價值。
[0004]光動力治療癌症是現代癌症治療的一種重要手段，具有微創性、不良反應小、靶向性高等優點。光動力學治療中將光敏劑，一類本身穩定無毒性物質，預先注入機體，由於腫瘤組織高吸收、低代謝，經一段時間特異性沉積在腫瘤組織。再以特定波長的光輻射激活藥物，產生單線態氧和自由基等殺死腫瘤細胞達到治療目的。目前光動力治療癌症仍然存在一些不足，比如是光敏劑需要吸收可見光，而可見光在人體組織的穿透能力較差，治療不能深入到組織內部，多局限於表皮或淺組織區域的腫瘤部位。而以980nm的近紅外光作為激發源時，穿透深度比可見光的穿透深度大一個數量級，而且對正常組織和細胞具有較低的光毒性，因此是理想的光動力學治療的光源。
[0005]近兩年，有少量報導光致發熱的稀土摻雜材料，以980nm雷射激發，其光致發熱溫度能夠達到2650K，其能夠應用於光動力學治療癌症。
【發明內容】
[0006]本發明要解決現有光動力治療癌症所用的光敏劑需要吸收可見光，而可見光在人體組織的穿透能力較差，治療不能深入到組織內部，多局限於表皮或淺組織區域的腫瘤部位，及光敏劑價格昂貴和提高激發光源利用率的問題，而提供一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法。
[0007]一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的化學通式為Y2O3ErxMnyYbz,0.005 ^ X ^ 0.05,0.005 彡 y 彡 0.02,0.005 ^ z ^ 0.1。
[0008]一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的製備方法是按以下步驟完成的:
[0009]按化學通式為Y2O3ErxMnyYbz, 0.005 彡 x 彡 0.05，0.005 ^ y ^ 0.05,0.005 彡 z 彡 0.1 的配比稱取 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3)2,然後將稱取的 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3) 2 溶於去離子水中，並加入檸檬酸，得到混合液，在溫度為70V?90°C下，將混合液攪拌至澄清，然後向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的PH為7，再在溫度為70°C?90°C及攪拌速度為lr/s?5r/s下，繼續攪拌0.5h?lh，然後將攪拌後的混合溶液置於溫度為110°C?130°C的烘箱中，烘乾20h?25h，最後置於溫度為800°C?1000°C的馬沸爐中，煅燒Ih?2h，自然冷卻，得到一種稀土摻雜材料的光致發熱突光粉；
[0010]所述的檸檬酸與混合液中陽離子的摩爾比為(5?6):1。
[0011]本發明的有益效果是:本發明製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉，其能量傳遞過程為稀土離子吸收980nm光能量，然後傳遞給Mn2+離子，Mn2+離子的無輻射弛豫產生熱量。因此，在980nm紅外雷射激發本發明製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉，以黑體輻射理論公式擬合測量光致發熱產生光譜，溫度能夠達4000開爾文，而且隨著激發功率的提高此螢光粉能夠產生更高溫度。這在醫學和工業上具有較大的應用價值，比如在組織穿透能力強的近紅外(NIR)光激發下，可以應用此種螢光粉的光致發熱現象殺死癌細胞等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉在激發功率密度為2W/mm2時採集的光致發熱光譜。
【具體實施方式】
[0013]本發明技術方案不局限於以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0014]【具體實施方式】一:本實施方式所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的化學通式為 Y2O3ErxMnyYbz,0.005 ^ x ^ 0.05，0.005 彡 y 彡 0.02，0.005 彡 z 彡 0.1。
[0015]本實施方式的有益效果是:本實施方式製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉，其能量傳遞過程為稀土離子吸收980nm光能量，然後傳遞給Mn2+離子，Mn2+離子的無輻射弛豫產生熱量。因此，在980nm紅外雷射激發本實施方式製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉，以黑體輻射理論公式擬合測量光致發熱產生光譜，溫度能夠達4000開爾文，而且隨著激發功率的提高此螢光粉能夠產生更高溫度。這在醫學和工業上具有較大的應用價值，比如在組織穿透能力強的近紅外(NIR)光激發下，可以應用此種螢光粉的光致發熱現象殺死癌細胞等。
[0016]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:x = 0.0Ly = 0.02, z= 0.01。其它與【具體實施方式】一相同。
[0017]【具體實施方式】三:本實施方式所述的於一種稀土摻雜材料的光致發熱突光粉的製備方法是按以下步驟完成的:
[0018]按化學通式為Y2O3ErxMnyYbz, 0.005 彡 x 彡 0.05,0.005 ^ y ^ 0.05,
0.005 彡 z 彡 0.1 的配比稱取 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3)2,然後將稱取的 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3) 2 溶於去離子水中，並加入檸檬酸，得到混合液，在溫度為70V?90°C下，將混合液攪拌至澄清，然後向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的PH為7，再在溫度為70°C?90°C及攪拌速度為lr/s?5r/s下，繼續攪拌0.5h?lh，然後將攪拌後的混合溶液置於溫度為110°C?130°C的烘箱中，烘乾20h?25h，最後置於溫度為800°C?1000°C的馬沸爐中，煅燒Ih?2h，自然冷卻，得到一種稀土摻雜材料的光致發熱突光粉；
[0019]所述的檸檬酸與混合液中陽離子的摩爾比為(5?6):1。
[0020]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】三不同的是:在溫度為80°C下，將混合液攪拌至澄清。其它與【具體實施方式】三相同。
[0021]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】三或四之一不同的是:將攪拌後的混合溶液置於溫度為130°C的烘箱中，烘乾20h。其它與【具體實施方式】三或四相同。
[0022]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】三至五之一不同的是:最後置於溫度為800°C的馬沸爐中，煅燒2h。其它與【具體實施方式】三至五相同。
[0023]採用以下實施例驗證本發明的有益效果:
[0024]實施例:
[0025]本實施例所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉及其製備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0026]按化學通式為Y2O3Er0.01Mn0.02Yb0.01 的配比稱取 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3)2,然後將稱取的 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20和Mn (NO3) 2溶於去離子水中，並加入檸檬酸，得到混合液，在溫度為80°C下，將混合液攪拌至澄清，然後向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的PH為7，再在溫度為80°C及攪拌速度為5r/s下，繼續攪拌lh，然後將攪拌後的混合溶液置於溫度為130°C的烘箱中，烘乾20h，最後置於溫度為800°C的馬沸爐中，煅燒2h，自然冷卻，得到一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉；
[0027]所述的檸檬酸與混合液中陽離子的摩爾比為5:1。
[0028]圖1為實施例製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉在激發功率密度為2W/mm2時採集的光致發熱光譜。由圖可知，以黑體輻射理論公式擬合測量光致發熱產生光譜，溫度達4000開爾文。
[0029]本實施例製備的稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉在980nm紅外雷射激發下，能夠產生光致發熱。
【權利要求】
1.一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉，其特徵在於一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的化學通式為 Y2O3ErxMnyYbz, 0.005 ^ x ^ 0.05，0.005 ^ y ^ 0.05，0.005 ^ z ^ 0.10
2.根據權利要求1所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉，其特徵在於X=0.01，y = 0.02，z = 0.01。
3.製備權利要求1所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的方法，其特徵在於一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的製備方法是按以下步驟完成的:
按化學通式為 Y2O3ErxMnyYbz, 0.005 ^ x ^ 0.05，0.005 彡 y 彡 0.05，0.005 彡 z 彡 0.1的配比稱取 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3)2,然後將稱取的Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Yb (NO3) 3.6H20 和 Mn (NO3) 2 溶於去離子水中，並加入檸檬酸，得到混合液，在溫度為70°C?90°C下，將混合液攪拌至澄清，然後向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的PH為7，再在溫度為70°C?90°C及攪拌速度為lr/s?5r/s下，繼續攪拌0.5h?lh，然後將攪拌後的混合溶液置於溫度為110°C?130°C的烘箱中，烘乾20h?25h，最後置於溫度為800°C?1000°C的馬沸爐中，煅燒Ih?2h，自然冷卻，得到一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉； 所述的檸檬酸與混合液中陽離子的摩爾比為(5?6):1。
4.根據權利要求3所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的製備方法，其特徵在於在溫度為80°C下，將混合液攪拌至澄清。
5.根據權利要求3所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的製備方法，其特徵在於將攪拌後的混合溶液置於溫度為130°C的烘箱中，烘乾20h。
6.根據權利要求3所述的一種稀土摻雜材料的光致發熱螢光粉的製備方法，其特徵在於最後置於溫度為800°C的馬沸爐中，煅燒2h。
【文檔編號】A61P35/00GK104357052SQ201410706993
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】白雲峰, 欒敏傑, 馬成, 李林軍, 賀澤龍 申請人:黑龍江工程學院