[发明专利]一种Fe3+

说明书

本发明公开了一种Fe³⁺离子激活的近红外长余辉发光材料及其制备方法与应用。该近红外长余辉材料的化学组成为MgGa_2‑xO₄:xFe³⁺，x为摩尔分数，其中，0＜x≤5.0％。本发明提供的近红外长余辉材料，选取Fe³⁺为激活离子，以MgGa₂O₄为基质材料，基质材料中掺杂Fe³⁺离子，实现了高效的近红外长余辉发光。本发明的近红外长余辉材料，余辉带宽为600‑900纳米，位于第一生物医学窗口(650‑1000纳米)，且余辉时间远大于2小时，可作为无背景荧光探针用于生物标记成像。所述近红外长余辉发光材料，在激活离子上选取无毒化、价格低廉的Fe³⁺作为离子激活剂，有利于实际应用的大规模推广。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种Fe³⁺离子激活的近红外长余辉发光材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，以发光材料作为荧光探针的光学成像技术研究引起了研究人员的极大关注，在食品检测、药理学、分子细胞生物学和诊断学等领域具有广泛的应用价值。其中，由于生物分子在近红外区域(650-2500纳米)没有发光和较小的组织散射，可以有效减小生物自体荧光干扰，因此近红外发光材料作为荧光探针可以获得更高的成像对比度。

CN202110350663.6提供了一种近红外发光材料及其制备方法与应用。该近红外发光材料的化学通式为AlMgGaO₄:xFe³⁺，x为摩尔分数，其中，0 ＜x≤3.0％。该申请提供的近红外发光材料，选取Fe³⁺为激活离子，以 AlMgGaO₄为基质材料，所述激活离子掺杂在基质材料中任意取代晶体中的 Ga或者Al位置。该申请提供的近红外发光材料，在紫外-可见光激发下，实现了高效的宽带近红外发光，发射峰位于600-900纳米。然而，所述近红外发光材料仍然存在如下不足：其近红外发光需要在持续的光辐照下才能实现，无法完全排除生物体内自体荧光的信号干扰；同时所述材料需要紫外或者可见光激发，生物组织穿透深度有限。为此，设计开发一种无需持续光辐照的近红外发光材料显得迫在眉睫。

作为一种独特的光学储能材料，长余辉发光材料在移除外部激发光源后仍然可以持续产生发光，无需进行持续的光辐照。因此，利用长余辉材料“免原位激发”的发光特性，并结合近红外发光在生物成像上的优势，以近红外波段的长余辉发光材料作为荧光探针，可以完全去除生物自体荧光信号干扰，实现信噪比高、组织穿透深度大的生物体内成像，获得更多的生物体信息。但是，与可见光波段的长余辉发光材料的快速发展不同，近红外波段的长余辉材料的基质种类和激活离子却非常稀少(Z.H Zhou et al.,Near-infraredpersistent phosphors:Synthesis,design,and applications, Chem.Eng.J,2020)。迄今为止，只有少部分的镓酸盐如ZnGa₂O₄、LiGa₅O₈或铝酸盐GaAlO₃、SrAl₁₂O₁₉等被广泛报道。这些所报道的近红外长余辉发光材料均是选取过渡金属离子Mn⁴⁺、Cr³⁺和稀土离子Yb³⁺、Er³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺等作为离子激活剂。然而，Cr³⁺离子存在毒性，稀土离子价格昂贵，这些因素将会严重限制基于这些离子作为激活离子的近红外长余辉材料的实际应用。因此，设计和开发基于无毒化、成本低廉的激活离子的近红外长余辉发光材料具有重要的研究意义和迫切的实际需求。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种Fe³⁺离子激活的近红外长余辉发光材料及其制备方法与应用。