[發明專利]一種近紅外長余輝材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711323709.5
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107955607A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 谷亞男;詹宜澤
• 申請（專利權）人: 大連智訊科技有限公司
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;C09K11/80
• 代理公司: 盤錦大工智訊專利代理事務所(特殊普通合伙)21244
• 代理人: 徐淑東,崔雪

技術領域

本發明涉及長余輝技術，尤其涉及一種近紅外長余輝材料及其制備方法。

背景技術

長余輝發光是一種特殊的發光現象——在紫外光或者可見光照射一段時間之后，樣品能持續發光長達數小時。在兩千多年前人們就已經認識到長余輝發光現象的存在，比如在中國古代書籍中就可以看到有關于夜明珠的記載。在十七世紀上半葉出現了第一次對長余輝發光現象比較系統的報道，人類第一次發現了長余輝發光是來源于BaS。長余輝材料由于其獨特的發光性能和綠色環保的特質引起了人們極大的關注。近三十多年來長余輝材料無論是在科學研究領域還是工業生產領域都取得了長足的發展，被廣泛運用于諸如警示安全標示，儀表顯示，夜視偵查，生物成像等各個方面。

隨著近紅外發光探測技術的發展，生物熒光成像由于其高靈敏、無毒害等特點在生物醫療等領域引起了極大的關注。特別是近紅外長余輝材料的出現使得作為生物熒光成像核心技術的熒光探針在這幾年取得了長足的發展。近紅外長余輝材料具備熒光探針所有必須滿足的特性：(1)發光波長落在生物透過窗口(650-900nm和1000-1400nm)；(2)體內自激發體外探測，可避免生物體組織的熒光，具有較大的信噪比。目前以cP+離子摻雜為代表的近紅外長余輝材料表現出了優越的光學特性，但是目前適合cP+摻雜的基質較少，基本都集中在鎵酸鹽這一類材料。然而，鎵在地殼中的含量極少，以鎵酸鹽作為基質成本較高，因此，探索以非鎵酸鹽作為基質的高效近紅外長余輝材料成為當前研究熱點之一。

至今，大部分長余輝材料的研究集中在藍色、綠色長余輝材料，其中最有代表性的是藍色長余輝材料CaAl₂0₄：Eu²⁺，Nd³⁺的和綠色長余輝材料SrAl₂0₄：Eu²⁺，Dy³⁺在停止照射的2000分鐘后發光亮度還能達到0.32mcd/m²。相較而言，關于發光性能優越的紅色長余輝材料的報道比較少，而且也沒能達到與藍色、綠色長余輝材料相比擬的亮度。2007年，Chermont等人第一次提出把近紅外長余輝納米材料作為熒光探針應用于生物成像。然而現今的近紅外長余輝材料中能達到作為熒光探針標準的極少，并且在余輝時間長短和亮度上都達不到實際使用所需要的標準。因而尋找余輝時間長，余輝亮度高，化學性質穩定的低成本紅色與近紅外長余輝材料已經成為如今急需突破的一個新課題。

發明內容

本發明的目的在于，針對目前長余輝材料集中在藍色、綠色長余輝材料的問題，提出一種近紅外長余輝材料，本發明通過改變基質的化學計量比或者大量摻入其它離子對材料進行改性，以求增加材料內高效陷阱的濃度，從而改善材料的長余輝性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種近紅外長余輝材料，化學式是CaTiO₃:Pr³⁺。

進一步地，在CaTiO₃:Pr³⁺中摻入Ce³⁺離子。

本發明的另一個目的還公開了一種近紅外長余輝材料的制備方法，采用高溫固相法在O₂氣氛下進行。

進一步地，按照化學計量比稱量La₂O₃、A1₂O₃、Ce₂(CO₃)₃·5H₂O、Cr₂O₃等原材料并均勻混合研磨。把研磨好的樣品放進坩堝在空氣中預燒5小時，溫度為1000℃(室溫到1000℃的升溫速率為5℃/min，1000℃到500℃的降溫速率為5℃/rain，降溫到500℃之后自然冷卻)。之后把樣品取出再次研磨成粉末并放迸坩堝在空氣中煅燒12小時，溫度為1500℃(室溫到1500℃的升溫速率為5℃/min，1500℃到500℃的降溫速率為5℃/rain，降溫到500℃之后自然冷卻至室溫)。

本發明近紅外長余輝材料的制備方法，與現有技術相比較具有以下優點：

1)近紅外長余輝材料是一種吸收紫外光或可見光后，可持續發射近紅外光長達數個甚至數十個小時的一種發光材料。近紅外長余輝材料有它們所不具備的優勢——由于無需原位激發，成像時有效地避免了生物體的自發光和背景噪聲，從而提高了信噪比。