[发明专利]一种近红外长余辉材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及长余辉技术，尤其涉及一种近红外长余辉材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光是一种特殊的发光现象——在紫外光或者可见光照射一段时间之后，样品能持续发光长达数小时。在两千多年前人们就已经认识到长余辉发光现象的存在，比如在中国古代书籍中就可以看到有关于夜明珠的记载。在十七世纪上半叶出现了第一次对长余辉发光现象比较系统的报道，人类第一次发现了长余辉发光是来源于BaS。长余辉材料由于其独特的发光性能和绿色环保的特质引起了人们极大的关注。近三十多年来长余辉材料无论是在科学研究领域还是工业生产领域都取得了长足的发展，被广泛运用于诸如警示安全标示，仪表显示，夜视侦查，生物成像等各个方面。

随着近红外发光探测技术的发展，生物荧光成像由于其高灵敏、无毒害等特点在生物医疗等领域引起了极大的关注。特别是近红外长余辉材料的出现使得作为生物荧光成像核心技术的荧光探针在这几年取得了长足的发展。近红外长余辉材料具备荧光探针所有必须满足的特性：(1)发光波长落在生物透过窗口(650-900nm和1000-1400nm)；(2)体内自激发体外探测，可避免生物体组织的荧光，具有较大的信噪比。目前以cP+离子掺杂为代表的近红外长余辉材料表现出了优越的光学特性，但是目前适合cP+掺杂的基质较少，基本都集中在镓酸盐这一类材料。然而，镓在地壳中的含量极少，以镓酸盐作为基质成本较高，因此，探索以非镓酸盐作为基质的高效近红外长余辉材料成为当前研究热点之一。

至今，大部分长余辉材料的研究集中在蓝色、绿色长余辉材料，其中最有代表性的是蓝色长余辉材料CaAl₂0₄：Eu²⁺，Nd³⁺的和绿色长余辉材料SrAl₂0₄：Eu²⁺，Dy³⁺在停止照射的2000分钟后发光亮度还能达到0.32mcd/m²。相较而言，关于发光性能优越的红色长余辉材料的报道比较少，而且也没能达到与蓝色、绿色长余辉材料相比拟的亮度。2007年，Chermont等人第一次提出把近红外长余辉纳米材料作为荧光探针应用于生物成像。然而现今的近红外长余辉材料中能达到作为荧光探针标准的极少，并且在余辉时间长短和亮度上都达不到实际使用所需要的标准。因而寻找余辉时间长，余辉亮度高，化学性质稳定的低成本红色与近红外长余辉材料已经成为如今急需突破的一个新课题。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前长余辉材料集中在蓝色、绿色长余辉材料的问题，提出一种近红外长余辉材料，本发明通过改变基质的化学计量比或者大量掺入其它离子对材料进行改性，以求增加材料内高效陷阱的浓度，从而改善材料的长余辉性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种近红外长余辉材料，化学式是CaTiO₃:Pr³⁺。

进一步地，在CaTiO₃:Pr³⁺中掺入Ce³⁺离子。

本发明的另一个目的还公开了一种近红外长余辉材料的制备方法，采用高温固相法在O₂气氛下进行。

进一步地，按照化学计量比称量La₂O₃、A1₂O₃、Ce₂(CO₃)₃·5H₂O、Cr₂O₃等原材料并均匀混合研磨。把研磨好的样品放进坩埚在空气中预烧5小时，温度为1000℃(室温到1000℃的升温速率为5℃/min，1000℃到500℃的降温速率为5℃/rain，降温到500℃之后自然冷却)。之后把样品取出再次研磨成粉末并放迸坩埚在空气中煅烧12小时，温度为1500℃(室温到1500℃的升温速率为5℃/min，1500℃到500℃的降温速率为5℃/rain，降温到500℃之后自然冷却至室温)。

本发明近红外长余辉材料的制备方法，与现有技术相比较具有以下优点：

1)近红外长余辉材料是一种吸收紫外光或可见光后，可持续发射近红外光长达数个甚至数十个小时的一种发光材料。近红外长余辉材料有它们所不具备的优势——由于无需原位激发，成像时有效地避免了生物体的自发光和背景噪声，从而提高了信噪比。