[发明专利]一种近红外机械发光材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种近红外机械发光材料及其制备方法与应用，该机械发光材料化学组成为：(A_1‑xNd_x)₃Sn₂O₇，其中，A选自Ca,Sr,Ba中的一种，x为Nd掺杂A位的摩尔百分数，0.0005≤x≤0.05；采用高温固相法，分别经称量、球磨混合、干燥、研磨、高温煅烧、研磨与分级制得。本发明提供的机械发光材料以锡酸盐为基质，在0.5MPa的机械力的作用下，其发射波长在870～1000nm的近红外波长范围内，灵敏度高，发光强度高，位于生物组织的光学诊断窗口，可有效穿透普通生物组织，穿透深度达30mm，在完成机械发光后，在紫外光下照射30～60s，即可注满发光载流子，实现重复利用，方便快捷，成本低。

技术领域

本发明涉及一种近红外机械发光材料及其制备方法与应用，属于固体发光材料技术领域。

背景技术

机械发光材料指可将机械能转换成光能的一类材料的统称，根据其变形和断裂的机械类型可分为无损伤机械发光材料以及损伤机械发光材料，二者均在感压发光体、压力探测传感器、超精密加工图像，监测系统以及应力探伤和地震预警等领域具有广泛应用。其中，基于无损伤机械发光材料的压力传感器因其结构简单，成本低廉，能量转换效率高等优势被广泛应用于生物传感，成像，组织探测等领域。

尽管无损伤机械发光材料通常被用来检测和感应肉眼无法观察到的皮肤组织表面的形变。但是，若要进一步探测到皮肤组织内部由应力导致的形变，则发射光的波长须精准定位在生物组织的光学穿透窗口，其波长范围在650-1400nm的近红外区域。然而目前商业机械发光材料如Eu²⁺:SrAl₂O₄，Ce³⁺:Ca₂Al₅SiO₇等，这些材料的发射波长范围只限制在紫外到可见光范围内。尽管研究人员通过在具有高压电系数的硫化物半导体基质，如：CaZnOS中掺杂Nd³⁺将发射光的波长范围扩展到近红外区域，从而实现到第一和第二组织生物光学窗口的穿透。但是，硫化物基质的化学稳定差，在使用过程中会造成发光强度的下降，并且还会释放出有害的硫气体，这些缺点均限制了Nd³⁺掺杂的硫化物机械发光材料在生物传感成像等领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外机械发光材料，发光强度高，发射波长长，化学稳定性好。

本发明的目的之二是提供上述近红外机械发光材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种近红外机械发光材料，其化学组成为：(A_1-xNd_x)₃Sn₂O₇，

其中，基质为锡酸盐，A选自Ca,Sr,Ba中的一种，x为Nd掺杂A位的摩尔百分数，x的取值范围为0.0005≤x≤0.05。

本发明还提供了上述近红外机械发光材料的制备方法，采用高温固相法，其具体步骤如下：

(1)称量：按照化学式(A_1-xNd_x)₃Sn₂O₇，A选自Ca,Sr,Ba中的一种中各元素的化学计量比，分别称量含Ca²⁺或Sr²⁺或Ba²⁺的化合物，含Nd³⁺的化合物，含Sn⁴⁺的化合物的原料粉体；

(2)混料：将所称得的原料粉体置于球磨罐内，同时加入球磨介质进行球磨混合，球磨转速为100～300r/min，球磨时间为6～15h，原料粉体与磨球的质量比为1：1～3；

(3)干燥：将球磨后的浆料取出，置于烘箱内干燥；