[發(fā)明專利]一種近紅外超長余輝發(fā)光納米材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310184073.6
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103215041A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)秀平;阿不都卡德爾·阿不都克尤木
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及長余輝發(fā)光材料的制備領(lǐng)域，特別是一種近紅外超長余輝發(fā)光納米顆粒的制備方法。

背景技術(shù)

長余輝發(fā)光材料又被稱為蓄光型發(fā)光材料、夜光材料，其本質(zhì)上是一種光致發(fā)光材料，它是一類吸收能量如可見光、紫外光、日光、X-ray等，并在激發(fā)停止后仍可繼續(xù)發(fā)出光的物質(zhì)，在照明、信息儲存、高能射線探測、安全應(yīng)急指示、?交通、安全和器材標(biāo)記等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。雖然塊狀長余輝材料在過去二十年發(fā)展迅速，但長余輝納米材料比較缺乏，尤其是近紅外（650-1450納米）長余輝納米材料。近紅外長余輝納米發(fā)光材料擁有其他傳統(tǒng)發(fā)光材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如可以避免傳統(tǒng)熒光成像方法中激發(fā)光源引起的高背景噪音以及對生物體的潛在傷害，結(jié)合近紅外光的生物組織穿透能力，可以實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)的“免激發(fā)”高信噪比的光學(xué)成像，在生物醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前報(bào)道的近紅外長余輝納米材料都基于二價(jià)銪摻雜的硅酸鹽基質(zhì)。制備該體系需要還原性氣氛（氫氣和氮?dú)獾幕旌希┫赂邷仂褵谷齼r(jià)銪還原成二價(jià)銪。該方法缺點(diǎn)是制備條件苛刻、需要特殊儀器裝置、危險(xiǎn)性大（易爆炸），此外基于二價(jià)銪摻雜的硅酸鹽近紅外長余輝納米材料余暉時間較短（小于30小時），應(yīng)用前景受限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種近紅外超長余輝發(fā)光納米材料的制備方法，該方法以鍺鎵酸鹽為基質(zhì)，共摻雜三價(jià)鉻離子和三價(jià)稀土離子，利用檸檬酸溶膠-凝膠法將各組分的水溶液混合，最終變成凝膠并在空氣中煅燒，制備具有余暉時間大于300小時的近紅外長余輝納米材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種近紅外超長余輝發(fā)光納米材料的制備方法，采用檸檬酸溶膠-凝膠法制備，步驟如下：

1）將硝酸鋅水溶液、硝酸鎵水溶液、用質(zhì)量百分比濃度為1%的氨水溶解的氧化鍺氨水溶液、硝酸鉻水溶液和三價(jià)稀土金屬硝酸鹽水溶液混合均勻得到混合液，再加入檸檬酸水溶液，用質(zhì)量百分比濃度為10%的氨水調(diào)節(jié)混合液pH為5.0，在18-25℃溫度下攪拌3小時得到混合溶液；

2）將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到烘箱，溫度設(shè)定為80℃，緩慢蒸發(fā)至混合液變?yōu)槟z?；

3）再將溫度設(shè)定為140℃，將上述凝膠炭化3小時，然后溫度改為210℃，再炭化8小時，得到黑色產(chǎn)物；??

4）將上述黑色產(chǎn)物用研缽研碎后，在1000℃用馬弗爐中于1000℃溫度下煅燒3小時，得到白色粉末；

5）將上述白色粉末用研缽研碎后，加入蒸餾水充分超聲30分鐘后，靜置24小時，然后取懸浮液，用離心機(jī)在轉(zhuǎn)數(shù)為10000rpm下高速離心，即可制得平均粒徑小于100納米的近紅外超長余輝發(fā)光納米顆粒。

所述三價(jià)稀土離子為鏑離子、鐠離子、釓離子、鈥離子或鐿離子。

所述硝酸鋅水溶液、硝酸鎵水溶液、硝酸鉻水溶液、用質(zhì)量百分比濃度為1%的氨水溶解的氧化鍺氨水溶液和三價(jià)稀土金屬硝酸鹽水溶液的濃度均為0.1摩爾/升，硝酸鋅水溶液、硝酸鎵水溶液、氧化鍺氨水溶液、硝酸鉻水溶液和三價(jià)稀土金屬硝酸鹽水溶液按摩爾比為3:2:2:0.01:0.01。

所述檸檬酸水溶液的濃度為0.2摩爾/升，混合液中全部金屬總量與檸檬酸的摩爾比為1:2。

所述蒸餾水與白色粉末的質(zhì)量比為10000:1。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果：

1）該方法制備的長余輝材料具有尺寸小、發(fā)射光譜在近紅外光區(qū)內(nèi)，余輝時間超長等優(yōu)良的性質(zhì)；

2）該制備方法不需要苛刻的設(shè)備、條件，煅燒過程中不需要還原性氣氛，操作安全簡便、成本低，所用儀器設(shè)備均為普通設(shè)備，易于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

【附圖說明】

圖1為近紅外長余輝發(fā)光納米顆粒的磷光激發(fā)和發(fā)射譜圖。

圖2為近紅外長余輝發(fā)光納米顆粒的余輝強(qiáng)度衰減圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

一種近紅外超長余輝發(fā)光納米材料的制備方法，采用檸檬酸溶膠-凝膠法制備，步驟如下：