[发明专利]一种镱铥双掺杂蓝色发光焦绿石相纳米纤维制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种镱铥双掺杂蓝色发光焦绿石相纳米纤维制备方法及其应用，在二甲基甲酰胺中加入聚乙烯吡咯烷酮，在液体表面张力和电场共同作用力下获得一维结构的纳米纤维材料，随后经升温、保温、和降温过程，除去有机物残留物，制备获得具有高结晶性的立方焦绿石相一维纳米纤维。获得的一维纳米纤维具有肉眼可察的蓝色上转换发光，在水中具有很好的分散性，在近红外光照射下具有很好的光热效应。制备方法简单易行，重复性好，可满足工业化批量生产要求。上转换光热材料基体为氧化物，化学稳定性好，无毒且容易分散于水，可满足光热治疗的要求。制备的一维纯焦绿石相的纳米材料有望在癌症、肿瘤等重大疾病治疗领域发挥重要的作用。

技术领域

本发明属于稀土三元Bi₂Ti₂O₇：Yb³⁺,Tm³⁺化合物一维纳米材料制备以及上转换发光和光热治疗技术领域，具体涉及一种镱铥双掺杂蓝色发光焦绿石相纳米纤维制备方法及其应用。

背景技术

近红外转变可见光上转换材料是一种能将看不见的红外光变成肉眼可见光的新型功能材料。由于其独特的物理化学性质，使其在三维立体显示器、激光器、生物探测及防伪领域有着广阔的应用前景。如将上转换材料添加在油墨或涂料中，应用于防伪，可使产品的保密性增强，被称为高科技防伪技术。此外，由于上转换材料以近红外为激发光源，无背景荧光的干扰，对生物组织也无损伤，在生物医学领域有着非常广阔的应用前景。Yb³⁺/Tm³⁺作为一种典型的蓝光的发光离子对，由于其在显示器等方面的潜在应用，被人们广泛研究。在980nm激光器的激发下，其光谱在800nm左右处有一个明显的发射峰。这有利于提高材料在组织内的穿透和探测深度。因此。人们开始深入的研究其在医学上的应用。近年来，以上转换材料为基础的光热治疗作为一种新型的癌症治疗方式得到人们的广泛关注。即把具有光热效应的上转换材料与传统使用的化学药物结合起来，其治疗效果可以明显改善。当这种光热纳米粒子聚集到癌细胞时，在适度的外界光源(一般指近红外)的照射下，可以使局部温度升高进而释放抗癌药物，从而杀死癌细胞，达到癌症治疗的目的。同时，这种治疗方式不会对正常的细胞产生伤害，病人遭受的痛苦也较小。因此研究具有光热效应的上转换纳米材料是特别关键的一步。

铥是一种具有银灰色光泽的稀土金属。1879年被发现，对于生物而言没有毒性。中国的铥储量为世界第一，它是地球上除了钷之外较为丰富的元素。从发光角度而言，¹G₄到基态³H₆的能级跃迁可以产生蓝色光，是一种重要的蓝色光源。而³H₄到基态³H₆的能级跃迁可以产生800纳米发光，具有重要的红外发光特性。镱是一种重要的掺杂元素，它对近红外具有特别优异的吸收特性，常常作为敏化剂使用。