[发明专利]一种稀土掺杂长余辉材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种稀土掺杂长余辉材料及其制备方法和应用，所述稀土掺杂长余辉材料以化学式MgGeO₃:aMn³⁺,bYb³⁺,cY³⁺来表示，Mn³⁺和Yb³⁺为发光中心离子，Y³⁺为敏化离子，其中，0.01mol％≤a≤5mol％，0.25mol％≤b≤3mol％；0.25mol％≤c≤3mol％；通过引入Y³⁺进行掺杂，并控制发光中心离子和敏化离子的摩尔用量，使最终得到的稀土掺杂长余辉材料在近红外一区和近红外二区同时具有较为优异的发光效果，克服了传统方法制备得到的长余辉材料无法同时满足近红外区域具有双发射峰的问题。

技术领域

本发明属于医学材料技术领域，具体涉及一种稀土掺杂长余辉材料及其制备方法和应用。

背景技术

余辉发光(Persistent luminescence，PersL)是一种激发光源移除后还能够持续发光数分钟，数小时甚至数天的发光现象，拥有这种发光现象的材料被称作余辉材料。一般来说，余辉材料拥有两种活性中心(active center)，发光中心和陷阱，其中发光中心可以在外部光源激发后发生电子辐射跃迁，而陷阱可以捕获电子从而储存能量，在停止激发后在外部物理或者温度环境影响下缓慢释放所捕获的电子，使其回到发光中心实现辐射跃迁，最终产生长余辉发光。余辉材料的余辉发射光谱的波长取决于发射中心，而余辉时间长短则由陷阱所决定，通过改变材料的掺杂离子和基质可以变换发射中心及陷阱深度，从而实现从紫外、可见到近红外光的不同余辉发射。

近年来，近红外光发射的长余辉材料，由于其在近红外窗口的发光，拥有较低的光散射，避免了生物自荧光等在生物成像检测以及疾病诊疗方面都具有潜在的应用价值。目前已经有许多有关近红外一区(650～950nm)长余辉材料的报道，包括Cr掺杂的镓酸锌长余辉材料已经被广泛应用于生物成像及检测，以及Mn²⁺掺杂的MgGeO₃也表现出持续数小时的长余辉发光。CN105802627A公开了一种近红外光激发上转换长余辉的复合纳米材料及其制备方法和应用，利用所述复合纳米材料可实现近红外波长光激发纳米颗粒产生长余辉发光，该材料由上转换纳米材料与长余辉纳米材料通过结合得到特殊组成的结构，该发明利用了上转换纳米材料吸收近红外光后发射的可见光与长余辉纳米材料的吸收光匹配，即上转换纳米材料发射的可见光被长余辉纳米材料吸收，从而实现长余辉纳米材料发光，实现近红外光激发下产生长余辉发光，克服了传统长余辉纳米探针短波长激发光穿透力弱，无法激发生物体中材料等问题。CN112779004A公开了一种近红外长余辉发光纳米材料及其制备方法与应用。该近红外发光材料以化学式Zn_xM_yGa₂O₄:aCr³⁺bLn³⁺来表示，Cr³⁺和Ln³⁺为发光中心离子，M为Ca、Sr和Ba中的至少一种；Ln为稀土元素Yb、Er、Nd、Tm、Ho、Pr中的至少一种；0＜x≤1，0≤y≤1，且x+y＝1；0.01mol％≤a≤5mol％，0.01mol％≤b≤10mol％。该以介孔二氧化硅作为模板制备得到。该材料的发光中心离子分别为Cr³⁺和Ln³⁺，其发光区域位于近红外二区，所合成的长余辉纳米材料尺寸可控，粒径较小，且为单分散，方法简单，成本低，对环境没有污染。