一种基于金属有机框架的热释光材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种基于金属有机框架的热释光材料及其制备方法与应用，属于热释光材料领域。本发明专利技术基于金属有机框架材料(MOF)，通过对金属中心和有机配体的选择，合成了具有热释光性能的MOF材料，其线性范围为0.01Gy

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属有机框架的热释光材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于热释光材料领域，尤其涉及一种基于金属有机框架的热释光材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]自1895年伦琴发现X射线以来，射线为人类社会的发展和进步做出重要的贡献。同时，随着辐射在人们的生产生活中的作用越来越大，特别是在放射治疗、放射诊断以及辐射防护等领域对于辐射剂量的精准测定，具有十分重要的意义。与半导体、电离室、闪烁体等实时的辐射探测的设备相比，固体剂量计具有体积小，应用范围广，便于携带以及对辐射环境的剂量的持续监测等特点。因此，固体剂量计在剂量监测方面具有重要的作用。
[0003]目前，固体剂量计领域主要包括热释光、光释光以及辐射光致发光三种剂量计。光致荧光材料在接受辐射后会产生新的荧光光谱。利用荧光强度与辐射剂量之间的关系，可实现对辐射剂量监测的目的。热释光材料由于其体积较小，使用简单，信号储存稳定，可重复使用，检测下限低以及灵敏度高等性质。常常用于辐射环境和人体受辐照剂量的监测。热释光材料的原理是材料受到辐射后，材料价带中的电子吸收能量发生跃迁后被处于价带和导带中间的陷阱能级俘获，通过对材料进行加热可使被俘获的电子得到能量跃迁到导带与空穴复合发出一个光子，最后热释光剂量计读取设备读取。通过对热释光辉光曲线的强度与剂量的关系计算出辐照剂量的大小。由于热释光材料在信号读取后，通过退火程序，可使其恢复至原来的状态，因此可重复利用。传统的热释光剂量计以LiF、Li2B4S7、CaSO4、CaF2等进行掺杂得到的。同时，热释光剂量计以无机微晶材料为主，通常需要压成片状，对于临床的精准放疗具有一定的局限性。因此，研究开发出对于定点放疗剂量精准测试的剂量计具有重要作用。
[0004]金属有机框架(MOF)作为一种新兴的材料，由多种金属中心和多种有机配体组成，具有可调节的结构，在气体吸附、分离、催化、能源以及辐射探测等方面得到广泛应用。而MOF用于辐射探测，其金属中心可以选择线性阻滞能力大的金属中心，有机配体选择具有一定发光的配体，其在辐射探测领域有一定的应用前景，但目前将MOF用于热释光剂量计的仍然比较少。
[0005]热释光剂量计在个人剂量监测、环境剂量监测以及放射治疗中用于患者的放量剂量的监测等方面有着什么重要的作用。热释光剂量计可以制成胸针大小一般，对于从事放射性工作的人员来说具有体积小、携带方便，同时可以监测工作人员在一段时间内的受到的累计剂量的大小，有利于对辐射工作人员的健康定期检查。
[0006]就热释光剂量计的目前发展而言，在过去的几十年里，几乎没有新的热释光材料的出现。这对于一个领域的发展而言是不利的。而传统的热释光材料，通常是粉末晶体压片或者掺杂而来，对于热释光的机理解释也停留在传统的缺陷机理。不能满足行业的日益发展的需求。
[0007]现有的热释光剂量计主要以LiF系列(如LiF：Mg,Ti，LiF:Mg,Cu,P)，其剂量线性范
围在10
‑5Gy至1Gy，当剂量超过1Gy时，LiF剂量计的线性为非线性。因此，在实际应用中，LiF的剂量计主要在低剂量的范围内。在热释光剂量计中，没有一个剂量计既能满足极低剂量的监测，同时对于高剂量也能实现有效监测。
[0008]目前热释光材料都是以无机材料为主，合成需要较高的温度，机理研究复杂，不利于设计与合成。新的材料体系很少。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于金属有机框架的热释光材料及其制备方法与应用。本专利技术基于金属有机框架材料(MOF)，通过对金属中心和有机配体的选择，合成了具有热释光性能的MOF材料，其线性范围为0.01Gy
‑
10Gy，具有良好的线性；同时，由于MOF材料独特的晶体性质，又赋予了其独特性质，能够直观的观测其晶体结构，对于材料的机理和后续新材料的开发提供可能。
[0010]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0011]本专利技术的第一个目的是提供一种基于金属有机框架的热释光材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将可溶性金属盐、配体在溶剂中混合，通过结晶得到所述基于金属有机框架的热释光材料。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述可溶性金属盐选自硝酸铅、氯化铅、硝酸钡、硝酸铋、硝酸钙、硝酸钆、硝酸锌、硝酸铕和硝酸铽中的一种或多种。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述配体为苯环上含有甲基的化合物。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述配体选自2
‑
甲基对苯二甲酸、2,5
‑
二甲基对苯二甲酸、2,6
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二甲基对苯二甲酸、四甲基对苯二甲酸和4
‑
甲基
‑
2,6
‑
萘二甲酸中的一种或多种。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述溶剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N,N
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二甲基乙酰胺、乙醇和水中的一种或多种。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述可溶性金属盐与所述配体的摩尔比为1:10
‑
10:1。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述结晶的温度为60℃
‑
140℃。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述结晶的时间为3天
‑
7天。
[0020]本专利技术的第二个目的是提供所述的制备方法所得基于金属有机框架的热释光材料。
[0021]本专利技术第三个目的是提供所述基于金属有机框架的热释光材料在制备热释光剂量计中的应用。
[0022]本专利技术旨在提供一种新型的热释光材料及其制备方法：
[0023]本专利技术以金属有机框架材料作为热释光材料，以解决目前热释光材料的种类局限于传统材料的掺杂离子形式，且放疗剂量验证方面剂量计小型化的问题；同时，材料中含有高原子(Z)序数金属中心，X射线阻滞吸收效果更优。
[0024]按照本专利技术的技术方案，所述基于金属有机框架的热释光材料及其制备方法，包括以下步骤：
[0025]将可溶性金属盐、配体和溶剂混合，在温度为60℃
‑
140℃下结晶合成金属有机框
架晶体，对所述金属有机框架晶体清洗、干燥得到热释光材料，其中，所述可溶性金属盐与所述配体的摩尔比为1:10
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10:1，所述配体的苯环上连接有甲基，所述可溶性金属盐的原子序数较大，提高射线阻滞能力。
[0026]上述制备方法简单，只需将可溶性金属盐、苯环上含有甲基的配体和溶剂进行混合，在特定温度下即可结晶合成得到金属有机框架晶体，再对所述金属有机框架晶体清洗、干燥得到热释光材料。
[0027]本专利技术制备的热释光材料为含高原子序数(Z)及结构致密的材料，其有机骨架有利于对X射线的阻滞吸收，同时无机节点可引入铅/钡等金属原子序数(Z)较大以及射线阻滞能力强的元素，可以实现材料对射线的高效吸收与探测，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属有机框架的热释光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将可溶性金属盐、配体在溶剂中混合，通过结晶得到所述基于金属有机框架的热释光材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属盐选自硝酸铅、氯化铅、硝酸钡、硝酸铋、硝酸钙、硝酸钆、硝酸锌、硝酸铕和硝酸铽中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配体为苯环上含有甲基的化合物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述配体选自2
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甲基对苯二甲酸、2,5
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二甲基对苯二甲酸、2,6
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二甲基对苯二甲酸、四甲基对苯二甲酸和4
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甲基
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2,6
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萘二甲酸中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉洲，杨钱，覃皓明，王殳凹，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：