[发明专利]一种辐射变色晶体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及了一种辐射变色晶体材料及其制备方法与应用。该晶体材料的化学式为[Lu(L)₃]_n，是以4'‑(4‑羧基苯基)‑2,2':6',2”‑三联吡啶和水溶性硝酸镥作为反应起始物，在水和N,N’‑二甲基甲酰胺的混合溶剂中通过溶剂热法制得。该晶体材料具有可逆的光致变色性质，在200‑400nm的紫外线、X射线、γ射线或β射线照射下，晶体材料从无色变为黑色，常温暗室条件下则从黑色恢复到无色状态，可用于紫外线强弱分析、防护和电离辐射剂量的监测以及剂量率的校准。

技术领域

本发明涉及辐射探测材料领域，特别涉及一种辐射变色晶体材料及其制备方法与应用。

背景技术

辐射变色通常是指一些材料通过吸收一定剂量或能量的射线而使分子的状态发生改变，导致该材料的颜色或对光的吸收峰随之改变。颜色变化的过程通常会伴随着物理化学性质的改变，如介电常数、导电性、氧化还原电势、相转变、折光率、溶解性、磁性、光学性质等。随着这一类变色材料的不断发展，在医学影像、核工业、环境监测、地质监测、仪器测量等方面实现了广泛的应用。不同种类的射线(如紫外线、X射线、γ射线和β射线等)已广泛应用于医学诊断与治疗、医用杀菌消毒、工业质检、考古和仪器分析等方面。这在带来便利的同时也会增加辐射对人体造成危害的可能性，如过量的紫外线辐射可能会导致皮肤恶性黑色素瘤和非黑色素瘤皮肤癌的产生，以及过早的皮肤老化和眼睛疾病，长期或超标的电离辐射则会导致环境辐射污染，人体受到肿瘤或癌变等风险，因此辐射安全监测显得尤为重要。

目前已有的研究成果中，用于环境监测的辐射变色材料广泛存在，其中有机光致变色化合物的数量相对较多，如苯胺类、缩氨基脲、脎、二苯基乙烯衍生物、二亚砜螺环化合物以及邻硝基苄醇衍生物等都有辐射变色性质，辐射变色过程往往由顺反异构、分子内H转移、周环反应、电子转移(氧化还原反应)与分子内基团的转移解离等一个或者多个过程协同作用导致。同时可逆性又是辐射变色材料的一项重要指标，传统的一些辐射变色无机材料以及商用的辐照变色试纸不具备辐射变色可逆的过程，无法实现回收再利用这一经济环保的目标。

可逆的辐射变色晶体材料是一种重要的功能化辐射探测材料，在射线检测方面具有广阔的应用前景。它可以直接显示射线照射过程中的颜色变化，不需要使用卤化银胶卷那样进行复杂的操作。同时，由于辐射变色的可逆性，此类材料可以回收循环使用，应用于低剂量的电离以及非电离辐射的检测和医学成像领域。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种辐射变色晶体材料及其制备方法与应用，所述晶体材料在紫外线、X射线、γ射线或β射线辐照下可以实现颜色的可逆变化。利用上述性质可将本发明的晶体材料用于辐射检测，并制备标准的辐照变色膜材料。

本发明的第一个目的是提供一种辐射变色晶体材料的制备方法，包括如下技术步骤：

将硝酸镥和有机配体溶解在水和N,N’-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，通过溶剂热法反应3-5天，洗涤干燥，得到所述辐射变色晶体材料。

进一步地，所述硝酸镥和有机配体的摩尔比为1-2:1-2。

进一步地，所述混合溶剂中水和N,N’-二甲基甲酰胺体积比为1-2:1-2。

进一步地，所述有机配体为4'-(4-羧基苯基)-2,2':6',2”-三联吡啶，其结构式如下：

进一步地，反应温度为80-120℃。

进一步地，反应完成后依次采用蒸馏水、乙醇洗涤。

本发明的第二个目的是提供一种由上述方法所制备的辐射变色晶体材料，其化学式为[Lu(L)₃]_n。晶体材料的金属中心为三价镥元素，配体为4'-(4-羧基苯基)-2,2':6',2”-三联吡啶。

进一步地，所述晶体材料为单晶配合物。