一种近红外发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种近红外发光材料，该发光材料的化学通式为Li2Zn1‑xMnxGe3O8，其中0＜x≤0.20。同时本发明专利技术还公开了所述近红外发光材料的制备方法，包括以下步骤：a）按照发光材料的化学通式Li2Zn1‑xMnxGe3O8中各元素的摩尔比称取含有Li、Zn、Mn、Ge元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物；b）将混合物加热升温至900‑950℃，保温烧结3‑3.5h，得烧结体；c）将烧结体冷却至室温后研磨，得近红外发光材料。该发光材料能在波长范围250‑650nm的激发下发射650‑900nm的近红外光，尤其是在波长为475nm的激发下产生832nm较为明显的特征峰，因此，该近红外发光材料可广泛应用于医学影像、肿瘤治疗、药理学、分子细胞生物学以及诊断学等领域，为医学影像及生物学检测等使用发光材料提供更多选择。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外发光材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及发光材料及其制备方法和用途，具体地说是一种近红外发光材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近红外区域是人们最早发现的非可见光区域。但由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，近红外光谱“沉睡”了近一个半世纪。直到20世纪60年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，提出物质的含量与近红外区内多个不同的波长点吸收峰呈线性关系的理论，并利用NIR漫反射技术测定了农产品中的水分、蛋白、脂肪等成分，才使得近红外光谱技术在农副产品分析中得到了广泛的应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典近红外光谱分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，此后，近红外光谱技术又进入了一个沉默的时期。70年代产生的化学计量学（Chemometrics）学科的重要组成部分——多元校正技术在光谱分析中的成功应用，促进了近红外光谱技术的推广。到80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得了良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了近红外光谱的价值，近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。随着近红外技术的发展，近红外被延伸到很多医学领域：药理学、分子细胞生物学和诊断学等。美国的医院正在尝试使用一种新型仪器来帮助护士寻找患者手臂上的血管，原理是借助对人体无害的近红外线，来检测出血管的位置，并将血管的分布图像实时投射到手臂上，以便让医护人员知道应该在哪里下针，这或许能免于遭受“冤枉针”的痛苦。近红外荧光标记发光位于近红外区，生物分子在该区没有发光，没有光谱重叠干扰，近红外荧光标记可使用较短波长的可见光激发，从而避免激发光散性获得较高灵敏度。近红外在生物活体组织中穿透深度大，能在深层组织产生光信号，对组织本身几乎没有影响，有利于获得更多生物体信息。目前，行业内已经开发并公开报道的近红外发光材料较少。因此，行业内非常有必要不断地研究更多的近红外发光材料，并将其应用于医学成像、肿瘤治疗、药理学、分子细胞生物学和诊断学等领域，为医学影像及生物学检测等使用发光材料提供更多选择。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种近红外发光材料及其制备方法和应用，以提供一种纯度高、发光性能良好的近红外发光材料，为医学影像及生物学检测提供更多发光材料选择。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种近红外发光材料，该发光材料的化学通式为Li2Zn1-xMnxGe3O8，其中0＜x≤0.20；该材料在波长为250-650nm的激发下发射650-900nm的近红外光，尤其是，在波长为475nm的激发下产生832nm较为明显的特征峰。优选地，该发光材料的化学通式为Li2Zn1-xMnxGe3O8，其中0＜x≤0.10；在该优选条件下发射峰的强度更高。本专利技术还提供了一种近红外发光材料的制备方法，包括以下步骤：（a）按照发光材料的化学通式Li2Zn1-xMnxGe3O8中各元素的摩尔比称取含有Li、Zn、Mn、Ge元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物，所述化学通式中0＜x≤0.20；（b）将所述混合物加热升温至900-950℃，保温烧结3-3.5h，得烧结体；（c）将所述烧结体冷却至室温后研磨，得近红外发光材料。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中步骤（a）称取含有Li、Zn、Mn、Ge元素的氧化物或碳酸盐优选为Li2CO3(A.R.)、ZnO(A.R.)、GeO2(99.999%)和MnCO3（A.R.）。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中步骤（a）的0＜x≤0.10；在该优选条件下发射峰的强度更高。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中步骤（a）所述研磨时间为15-30min。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中步骤（b）所述加热升温速率为5-10℃/min。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中当步骤（b）中所述加热升温至900℃，保温烧结3h时，优选化学通式中的0.05≤x≤0.2，这样更容易制备纯相产品。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中步骤（b）优选加热升温至950℃，保温烧结3h，在该优选条件下，更容易制备纯相产品。本专利技术提供的近红外发光材料的制备方法中步骤（c）研磨时间优选5-10min。本专利技术基于下转换原理，以Li2ZnGe3O8为基质，掺杂了一定比例的Mn2+，通过特定的制备工艺，合成了一种能在波长范围250-650nm的激发下发射650-900nm的近红外光、尤其是在波长为475nm的激发下产生832nm较为明显的特征峰的新型发光材料。通过实验检测，本专利技术制备的发光材料纯度高，发光性能好，其具备的发光特性可使其在医学影像、肿瘤治疗、药理学、分子细胞生物学以及诊断学等领域得到应用，为医学影像及生物学检测等领域使用发光材料提供更多选择；而且其制备方法简单、安全、易于操作控制，便于大规模生产及推广应用。附图说明图1为实施例3制备的发光材料基质Li2ZnGe3O8的发射光谱图。图2为实施例4-8制备的发光材料的X射线衍射图谱。图3为实施例10-14制备的发光材料的X射线衍射图谱。图4为实施例10制备的发光材料的吸收光谱和发射光谱图。具体实施方式下面实施例用于进一步详细说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。但不以任何形式限制本专利技术。实施例1分别称取碳酸锂（Li2CO3）0.3079g、氧化锌（ZnO）0.3391g、氧化锗（GeO2）1.3080g，将其置于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，将研磨后的粉末置于小干锅在高温900℃炉下焙烧3h，自然冷却到室温，将样品取出研磨，得到基质Li2ZnGe3O8。实施例2分别称取碳酸锂0.3079g、氧化锌0.3391g、氧化锗1.3080g，将其置于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，将研磨后的粉末置于小干锅在高温925℃炉下焙烧3h，自然冷却到室温，将样品取出研磨，得到基质Li2ZnGe3O8。实施例3分别称取碳酸锂0.3079g、氧化锌0.3391g、氧化锗1.3080g，将其置于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，将研磨后的粉末置于小干锅在高温950℃炉下焙烧3h，自然冷却到室温，将样品取出研磨，得到基质Li2ZnGe3O8。实施例4称取碳酸锂0.5172g、氧化锌0.5669g、氧化锗2.1974g、碳酸锰0.0040g，置于玛瑙研钵中混合均匀后，研磨15min，把研磨后的粉末置于小干锅中，以10℃/min的升温速率升温至900℃，保温烧结3h，将烧结物自然冷却到室温（25℃），将样品取出研磨10min，即得Li2Zn0.995Mn0.005Ge3O8。实施例5称取碳酸锂0.5172g、氧化锌0.5640g、氧化锗2.1974g、碳酸锰0.0080g，置于玛瑙研钵中混合均匀后，研磨30min，把研磨后的粉末置于小干锅中，以8℃/min的升温速率升温至900℃，保温烧结3h，将烧结物自然冷却到室温（25℃），将样品取出研磨5min，即得Li2Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近红外发光材料，其特征在于，该发光材料的化学通式为Li2Zn1‑xMnxGe3O8，其中0＜x≤0.20。

【技术特征摘要】
1.一种近红外发光材料在波长为250-650nm的激发下发射近红外光在医学影像、肿瘤治疗、药理学、分子细胞生物学或诊断学中的应用，其特征在于，该发光材料的化学通式为Li2Zn1-xMnxGe3O8，其中0＜x≤0.20；该材料在波长为250-650nm的激发下发射650-900nm的近红外光；该材料的制备方法包括以下步骤：（a）按照发光材料的化学通式Li2Zn1-xMnxGe3O8中各元素的摩尔比称取含有Li、Zn、Mn、Ge元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物，所述化学通式中0＜x≤0.20；（b）将所述混合物加热升温至900-950℃，保温烧结3-3.5h，得烧结体；（c）将所述烧结体冷却至室温后研磨，得近红外发光材料。2.根据权利要求1所述的近红外发光材料在波长为250-650nm的激发下发射近红外光在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盼来，程金阁，王志军，白琼宇，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13