[發(fā)明專利]一種鈣離子摻雜增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011413363.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN112442369B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付浩;胡俊山;劉立新;王若男;邊曉敏;黃政虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/80
• 分類號(hào): C09K11/80
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發(fā)明公開了一種鈣離子摻雜增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射材料及其制備方法，屬于上轉(zhuǎn)換熒光材料技術(shù)領(lǐng)域。材料結(jié)構(gòu)式為Ba_2?xCa_x(Sc_0.67Yb_0.3Er_0.03)AlO₅，0x≤0.5。制備方法為高溫固相法：按照一定比例稱取碳酸鋇、碳酸鈣、氧化鈧、氧化鐿、氧化鉺和氫氧化鋁作為原料，加入無水乙醇中，充分?jǐn)嚢韬蠛娓桑賶褐瞥善跉錉t中1600～1700℃燒結(jié)。本發(fā)明通過調(diào)控鈣離子的摻雜濃度來提高基質(zhì)材料中稀土離子的敏化和發(fā)射能力，使其發(fā)射出更強(qiáng)紅光，對(duì)比于未摻雜鈣離子的材料，Ba₂(Sc_0.67Yb_0.3Er_0.03)AlO₅材料所激發(fā)的662nm紅光的發(fā)光相對(duì)強(qiáng)度高出約20.3倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈣離子摻雜增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)和納米技術(shù)的發(fā)展，稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換材料在三維立體顯示，太陽能電池，生物成像和生物治療等方面有著不可估量的潛在價(jià)值。在上轉(zhuǎn)換納米材料的研究中，稀土摻雜納米晶體材料的應(yīng)用是最為廣泛。相對(duì)于有機(jī)染料的不穩(wěn)定性、高光漂白率，量子點(diǎn)材料的微毒性、非特異性結(jié)合干擾等缺點(diǎn)，稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光材料具有極高的光學(xué)穩(wěn)定性、低生物毒性和低光漂白率等優(yōu)勢，以致于近些年來稀土摻雜上轉(zhuǎn)換材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究漸入熱潮。

稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料的發(fā)光光譜極其豐富，但是存在一些高能的上轉(zhuǎn)換光子，這些光子對(duì)生物細(xì)胞或多或少地會(huì)造成一定的影響。為了能夠獲得最佳的生物熒光標(biāo)記及生物成像，需要將稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換材料的光譜限制在“生物窗口”(600～1000nm)內(nèi)，并且期望得到強(qiáng)發(fā)射的熒光。本課題組的大量實(shí)驗(yàn)證明，可以利用980nm激光器照射稀土摻雜的鈧鋁酸鋇[Ba₂(Sc_0.67Yb_0.3Er_0.03)AlO₅]能夠獲得662nm的較強(qiáng)紅光。因此我們認(rèn)為該種上轉(zhuǎn)換熒光材料能夠在生物探針、生物治療和生物成像等方面取得應(yīng)用。

常見的鈧鋁酸鹽制備手段主要有高溫固相法，共沉淀法、溶膠凝膠法等。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法與其大致相同，其中高溫固相法是將碳酸鋇、氧化鈧、氧化鋁等原料進(jìn)行機(jī)械攪拌，烘干，粉末壓制成片狀，再經(jīng)高溫煅燒得到所需要的產(chǎn)物。這種方法因其工藝簡單、可控性高、合成周期短等優(yōu)勢在各領(lǐng)域得到廣泛使用。

為進(jìn)一步調(diào)控和增強(qiáng)Ba₂(Sc_0.67Yb_0.3Er_0.03)AlO₅上轉(zhuǎn)換材料的紅光發(fā)射，本發(fā)明同樣利用高溫固相法，提出摻入一定比例的鈣離子的[Ba_2-xCa_x(Sc_0.67Yb_0.3Er_0.03)AlO₅]鈧鋁酸鋇化合物，在980nm近紅外激光照射下，該材料發(fā)射出比Ba₂(Sc_0.67Yb_0.3Er_0.03)AlO₅更強(qiáng)的紅光(662nm)，為上轉(zhuǎn)換熒光材料在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用提供一種新的材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的紅光發(fā)射效率低等技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鈣離子摻雜上轉(zhuǎn)換強(qiáng)紅光發(fā)射材料及其制備方法，通過調(diào)控鈣離子的摻雜濃度來提高基質(zhì)材料中稀土離子的敏化和發(fā)射能力，使其發(fā)射出更強(qiáng)紅光。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：