[发明专利]一种用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料及其制备方法和应用

说明书

一种用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料及其制备方法和应用。本发明属于材料科学领域。本发明解决现有掺杂发光材料普遍存在发光离子浓度低、光增益小、难以在单一波长激发下产生多色输出的技术问题。产品：是由Er₂O₃粉末和SiO₂粉末经烧结而成的具有三原色及近红外上转换发光特性的稀土焦硅酸盐C‑Er₂Si₂O₇。方法：一、先将Er₂O₃粉末烘干，然后与SiO₂粉末混合均匀；二、将混合粉末先烧结，然后研磨，研磨后再烧结，得到前驱体粉末；三、压片，压片后烧结，得到稀土焦硅酸盐C‑Er₂Si₂O₇。本发明的一种稀土焦硅酸盐C‑Er₂Si₂O₇作为发光材料应用于色彩显示或生物成像领域。本发明的材料发光离子浓度的提升有效地增大了荧光寿命，使其达到了135.4μs。

技术领域

本发明属于材料科学领域；具体涉及一种用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

稀土离子由于具有丰富的能级而表现出一般元素所无法比拟的发光特性，通过将稀土离子掺杂进不同宿主材料的方式可以获得大量的实用性发光材料。而上转换发光因其用低能光激发出高能光的特殊效应备受研究者青睐。但目前的掺杂发光材料普遍存在发光离子浓度低、光增益小、难以在单一波长激发下产生多色输出等缺点，限制了其作为集成光源或其它特定发光材料的应用。

除了常规可见发光之外，由于近红外荧光可以有效减小生物组织的自发荧光并获得更深的渗透距离，从而可以应用于生物成像等领域以提高检测信噪比。因此，由近红外激发光所产生的近红外上转换荧光也开始受到了人们关注。

发明内容

本发明为解决现有掺杂发光材料普遍存在发光离子浓度低、光增益小、难以在单一波长激发下产生多色输出的技术问题，而提供了一种用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料及其制备方法和应用。

本发明的一种用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料是由Er₂O₃粉末和SiO₂粉末经烧结而成的具有三原色及近红外上转换发光特性的稀土焦硅酸盐C-Er₂Si₂O₇。

进一步限定，所述稀土焦硅酸盐C-Er₂Si₂O₇中Er离子浓度为10²²cm^-3，且都具有光学活性。

进一步限定，所述三原色为红、绿、蓝三色光。

进一步限定，所述近红外上转换发光的范围为740nm～880nm。

本发明的一种用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料的制备方法按以下步骤进行：

一、将Er₂O₃粉末烘干，然后与SiO₂粉末混合均匀，得到混合粉末；

二、将步骤一得到的混合粉末于1300～1400℃下烧结20h～24h，然后进行研磨，研磨后再于1300～1400℃下烧结20h～24h，得到前驱体粉末；

三、将步骤二得到的前驱体粉末进行压片，压片后于1350～1450℃下烧结45h～50h，得到稀土焦硅酸盐C-Er₂Si₂O₇、即用于色彩显示和生物成像的上转换荧光材料。

进一步限定，步骤一中所述烘干参数为:温度为900～1100℃，时间为10h～14h。