[發明專利]一種輻射變色晶體材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011185121.X
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112358865B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王建強;鄭朝發;林健;陸黃杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C07F5/00
• 分類號: C07F5/00;C09K9/02;C08G83/00;G01J1/50;G01T1/04
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發明涉及了一種輻射變色晶體材料及其制備方法與應用。該晶體材料的化學式為[Lu(L)₃]_n，是以4'?(4?羧基苯基)?2,2':6',2”?三聯吡啶和水溶性硝酸镥作為反應起始物，在水和N,N’?二甲基甲酰胺的混合溶劑中通過溶劑熱法制得。該晶體材料具有可逆的光致變色性質，在200?400nm的紫外線、X射線、γ射線或β射線照射下，晶體材料從無色變為黑色，常溫暗室條件下則從黑色恢復到無色狀態，可用于紫外線強弱分析、防護和電離輻射劑量的監測以及劑量率的校準。

技術領域

本發明涉及輻射探測材料領域，特別涉及一種輻射變色晶體材料及其制備方法與應用。

背景技術

輻射變色通常是指一些材料通過吸收一定劑量或能量的射線而使分子的狀態發生改變，導致該材料的顏色或對光的吸收峰隨之改變。顏色變化的過程通常會伴隨著物理化學性質的改變，如介電常數、導電性、氧化還原電勢、相轉變、折光率、溶解性、磁性、光學性質等。隨著這一類變色材料的不斷發展，在醫學影像、核工業、環境監測、地質監測、儀器測量等方面實現了廣泛的應用。不同種類的射線(如紫外線、X射線、γ射線和β射線等)已廣泛應用于醫學診斷與治療、醫用殺菌消毒、工業質檢、考古和儀器分析等方面。這在帶來便利的同時也會增加輻射對人體造成危害的可能性，如過量的紫外線輻射可能會導致皮膚惡性黑色素瘤和非黑色素瘤皮膚癌的產生，以及過早的皮膚老化和眼睛疾病，長期或超標的電離輻射則會導致環境輻射污染，人體受到腫瘤或癌變等風險，因此輻射安全監測顯得尤為重要。

目前已有的研究成果中，用于環境監測的輻射變色材料廣泛存在，其中有機光致變色化合物的數量相對較多，如苯胺類、縮氨基脲、脎、二苯基乙烯衍生物、二亞砜螺環化合物以及鄰硝基芐醇衍生物等都有輻射變色性質，輻射變色過程往往由順反異構、分子內H轉移、周環反應、電子轉移(氧化還原反應)與分子內基團的轉移解離等一個或者多個過程協同作用導致。同時可逆性又是輻射變色材料的一項重要指標，傳統的一些輻射變色無機材料以及商用的輻照變色試紙不具備輻射變色可逆的過程，無法實現回收再利用這一經濟環保的目標。

可逆的輻射變色晶體材料是一種重要的功能化輻射探測材料，在射線檢測方面具有廣闊的應用前景。它可以直接顯示射線照射過程中的顏色變化，不需要使用鹵化銀膠卷那樣進行復雜的操作。同時，由于輻射變色的可逆性，此類材料可以回收循環使用，應用于低劑量的電離以及非電離輻射的檢測和醫學成像領域。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供了一種輻射變色晶體材料及其制備方法與應用，所述晶體材料在紫外線、X射線、γ射線或β射線輻照下可以實現顏色的可逆變化。利用上述性質可將本發明的晶體材料用于輻射檢測，并制備標準的輻照變色膜材料。

本發明的第一個目的是提供一種輻射變色晶體材料的制備方法，包括如下技術步驟：

將硝酸镥和有機配體溶解在水和N,N’-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，通過溶劑熱法反應3-5天，洗滌干燥，得到所述輻射變色晶體材料。

進一步地，所述硝酸镥和有機配體的摩爾比為1-2:1-2。

進一步地，所述混合溶劑中水和N,N’-二甲基甲酰胺體積比為1-2:1-2。

進一步地，所述有機配體為4'-(4-羧基苯基)-2,2':6',2”-三聯吡啶，其結構式如下：

進一步地，反應溫度為80-120℃。

進一步地，反應完成后依次采用蒸餾水、乙醇洗滌。

本發明的第二個目的是提供一種由上述方法所制備的輻射變色晶體材料，其化學式為[Lu(L)₃]_n。晶體材料的金屬中心為三價镥元素，配體為4'-(4-羧基苯基)-2,2':6',2”-三聯吡啶。

進一步地，所述晶體材料為單晶配合物。