[发明专利]四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料及其制备与应用

说明书

本发明属于近红外纳米荧光材料的技术领域，公开了四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料及其制备与应用。所述近红外发光温度探测纳米材料：基体材料为Ca₂Al₂SiO₇，并掺杂了四价铬，掺杂量为基体材料摩尔量的0.1％～2％。方法：(1)将硝酸钙、硝酸铝、硝酸铬和硅酸按照化学计量比和掺杂量混合于水中，得到混合物溶液；(2)在搅拌的条件下，于80～100℃，向混合物溶液中滴加双氧水，干燥，研磨，有氧的环境中进行煅烧，得到近红外发光温度探测纳米材料。本发明的纳米材料的激发和发射带均位于生物透过窗口，能够提高信噪比和分辨率，加深穿透深度，并具有较高的热敏度。所述纳米材料用于近红外发光温度探测领域。

技术领域

本发明属于近红外纳米荧光材料的技术领域，涉及一种四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料及其制备与应用，特别涉及一种Cr⁴⁺离子激活钙铝硅酸盐的近红外发光温度探测纳米颗粒材料及其制备方法和应用。

背景技术

远程全光温度检测在生物医学领域具有重要应用。在实现远程光学热控制的众多方法中，发光纳米温度测量技术正在迅速扩大，并提出了具有很好空间和热分辨率的非接触式探测热感的可能性，因此可以被用作临床癌症的早期检测器，检测中风或炎症过程等等。发光纳米温度测量技术的关键是发光性质在生理温度范围内显示相关温度依赖性的发光纳米粒子。光学成像以光子作为信息源，代表了一个快速延伸的领域并被直接应用于药理学、分子细胞生物学和诊断学，辅佐以温度变化，但是这种技术仍然存在许多局限性，尤其是在体内光照时产生的组织自发荧光和在短波激发光照射下的弱的组织渗透性。为了克服这些困难，近红外区域的发光材料引起人们注意，与可见光相反，近红外光子在生物环境中显着较少吸收和散射，从而提供更大的组织穿透深度读数和更高的信噪比。

然而，包括量子点、碳点、重金属纳米颗粒和镧系元素掺杂的上转换纳米温度计仍然不能令人满意地满足宽带近红外的纳米温度探测的要求，大多数具有以下几个缺点：低信噪比，穿透深度浅，分辨率低，制造成本高昂，工作区域没有落在生物透过窗口的宽激发带中，或者没有较高的热敏感性等等，几乎不适用于生物透过窗口中的高对比度深层组织成像，因此大力发展高灵敏度的近红外发光温度探测纳米颗粒材料才能进一步促进这个领域的发展。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料(即四价铬离子(Cr⁴⁺)激活钙铝硅酸盐的近红外发光温度探测纳米材料)。该近红外发光温度探测纳米材料的发射带位于1100-1500纳米，发射峰位于1228纳米。

本发明的另一目的在于提供上述四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料(四价铬离子(Cr⁴⁺)激活钙铝硅酸盐的近红外发光温度探测纳米材料)的制备方法。本发明的制备工艺简单，能较易获得纳米颗粒。

本发明的再一目的在于提供上述四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料的应用。所述四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料用于近红外发光温度探测领域，具体用作近红外发光温度探测纳米颗粒材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种四价铬离子激活钙铝硅酸盐的近红外发光温度探测纳米材料(即四价铬掺杂的近红外发光温度探测纳米材料)，基体材料为Ca₂Al₂SiO₇，所述基体材料中掺杂了四价铬，Cr⁴⁺的掺杂量为基体材料摩尔量的0.1％～2％。

所述四价铬离子激活钙铝硅酸盐的近红外发光温度探测纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硝酸钙、硝酸铝、硝酸铬(III)和硅酸按照化学计量比和掺杂量混合于水中，得到混合物溶液；