CN104357052B - 一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉及其制备方法，本发明涉及荧光粉及其制备方法。本发明要解决现有光动力治疗癌症所用的光敏剂在人体组织的穿透能力较差，治疗不能深入到组织内部，及光敏剂价格昂贵和提高激发光源利用率的问题。化学通式为Y2O3ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.02，0.005≤z≤0.1。制备方法：按化学通式称取Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2并溶于去离子水中，加入柠檬酸，搅拌至澄清，然后加入氨水搅拌，烘干，最后煅烧，得到一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉。本发明用于一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉及其制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及荧光粉及其制备方法。
背景技术
光致发热是物体收到光照射后吸收光的能量并转化为热能释放出来的现象。这种现象具有广泛的应用，比如激光加工和太阳能加热等等，它们的共同特点即为吸收光能并以热能形式放出。
稀土元素一般是指原子序数从57(镧，La)到71(镥，Lu)，填充4f电子的位于过渡周期的镧系元素。稀土元素离子一般都具有未填满的4f或5f电子壳层，有不为零的磁矩，并且由于N个同层nf电子间的相互作用，稀土离子在紫外-可见-红外范围内有丰富的能级，并且这些能级都具有较长的能级寿命，因此稀土离子非常适合作为上转换发光材料。近年来，大量研究报道了稀土离子掺杂材料的上转换发光现象、荧光产生机制和潜在应用，尤其以其作为生物荧光标签和光动力学治疗癌症中的应用具有巨大价值。
光动力治疗癌症是现代癌症治疗的一种重要手段，具有微创性、不良反应小、靶向性高等优点。光动力学治疗中将光敏剂，一类本身稳定无毒性物质，预先注入机体，由于肿瘤组织高吸收、低代谢，经一段时间特异性沉积在肿瘤组织。再以特定波长的光辐射激活药物，产生单线态氧和自由基等杀死肿瘤细胞达到治疗目的。目前光动力治疗癌症仍然存在一些不足，比如是光敏剂需要吸收可见光，而可见光在人体组织的穿透能力较差，治疗不能深入到组织内部，多局限于表皮或浅组织区域的肿瘤部位。而以980nm的近红外光作为激发源时，穿透深度比可见光的穿透深度大一个数量级，而且对正常组织和细胞具有较低的光毒性，因此是理想的光动力学治疗的光源。
近两年，有少量报道光致发热的稀土掺杂材料，以980nm激光激发，其光致发热温度能够达到2650K，其能够应用于光动力学治疗癌症。
发明内容
本发明要解决现有光动力治疗癌症所用的光敏剂需要吸收可见光，而可见光在人体组织的穿透能力较差，治疗不能深入到组织内部，多局限于表皮或浅组织区域的肿瘤部位，及光敏剂价格昂贵和提高激发光源利用率的问题，而提供一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉及其制备方法。
一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的化学通式为Y2O3ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.02，0.005≤z≤0.1。
一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的制备方法是按以下步骤完成的：
按化学通式为Y2O3ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.1的配比称取Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2，然后将称取的Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2溶于去离子水中，并加入柠檬酸，得到混合液，在温度为70℃～90℃下，将混合液搅拌至澄清，然后向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的pH为7，再在温度为70℃～90℃及搅拌速度为1r/s～5r/s下，继续搅拌0.5h～1h，然后将搅拌后的混合溶液置于温度为110℃～130℃的烘箱中，烘干20h～25h，最后置于温度为800℃～1000℃的马沸炉中，煅烧1h～2h，自然冷却，得到一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉；
所述的柠檬酸与混合液中阳离子的摩尔比为(5～6):1。
本发明的有益效果是：本发明制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉，其能量传递过程为稀土离子吸收980nm光能量，然后传递给Mn2+离子，Mn2+离子的无辐射弛豫产生热量。因此，在980nm红外激光激发本发明制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉，以黑体辐射理论公式拟合测量光致发热产生光谱，温度能够达4000开尔文，而且随着激发功率的提高此荧光粉能够产生更高温度。这在医学和工业上具有较大的应用价值，比如在组织穿透能力强的近红外(NIR)光激发下，可以应用此种荧光粉的光致发热现象杀死癌细胞等。
附图说明
图1为实施例制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉在激发功率密度为2W/mm2时采集的光致发热光谱。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的化学通式为Y2O3ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.02，0.005≤z≤0.1。
本实施方式的有益效果是：本实施方式制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉，其能量传递过程为稀土离子吸收980nm光能量，然后传递给Mn2+离子，Mn2+离子的无辐射弛豫产生热量。因此，在980nm红外激光激发本实施方式制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉，以黑体辐射理论公式拟合测量光致发热产生光谱，温度能够达4000开尔文，而且随着激发功率的提高此荧光粉能够产生更高温度。这在医学和工业上具有较大的应用价值，比如在组织穿透能力强的近红外(NIR)光激发下，可以应用此种荧光粉的光致发热现象杀死癌细胞等。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：x＝0.01，y＝0.02，z＝0.01。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式所述的于一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的制备方法是按以下步骤完成的：
按化学通式为Y2O3ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.1的配比称取Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2，然后将称取的Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2溶于去离子水中，并加入柠檬酸，得到混合液，在温度为70℃～90℃下，将混合液搅拌至澄清，然后向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的pH为7，再在温度为70℃～90℃及搅拌速度为1r/s～5r/s下，继续搅拌0.5h～1h，然后将搅拌后的混合溶液置于温度为110℃～130℃的烘箱中，烘干20h～25h，最后置于温度为800℃～1000℃的马沸炉中，煅烧1h～2h，自然冷却，得到一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉；
所述的柠檬酸与混合液中阳离子的摩尔比为(5～6):1。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：在温度为80℃下，将混合液搅拌至澄清。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四之一不同的是：将搅拌后的混合溶液置于温度为130℃的烘箱中，烘干20h。其它与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是：最后置于温度为800℃的马沸炉中，煅烧2h。其它与具体实施方式三至五相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
本实施例所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉及其制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
按化学通式为Y2O3Er0.01Mn0.02Yb0.01的配比称取Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2，然后将称取的Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2溶于去离子水中，并加入柠檬酸，得到混合液，在温度为80℃下，将混合液搅拌至澄清，然后向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的pH为7，再在温度为80℃及搅拌速度为5r/s下，继续搅拌1h，然后将搅拌后的混合溶液置于温度为130℃的烘箱中，烘干20h，最后置于温度为800℃的马沸炉中，煅烧2h，自然冷却，得到一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉；
所述的柠檬酸与混合液中阳离子的摩尔比为5:1。
图1为实施例制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉在激发功率密度为2W/mm2时采集的光致发热光谱。由图可知，以黑体辐射理论公式拟合测量光致发热产生光谱，温度达4000开尔文。
本实施例制备的稀土掺杂材料的光致发热荧光粉在980nm红外激光激发下，能够产生光致发热。
Claims (6)
1.一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉，其特征在于一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的化学通式为Y2O3：ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.1。
2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉，其特征在于x＝0.01，y＝0.02，z＝0.01。
3.制备权利要求1所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的方法，其特征在于一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的制备方法是按以下步骤完成的：
按化学通式为Y2O3：ErxMnyYbz，0.005≤x≤0.05，0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.1的配比称取Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2，然后将称取的Y(NO3)3·6H2O、Er(NO3)3·6H2O、Yb(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2溶于去离子水中，并加入柠檬酸，得到混合液，在温度为70℃～90℃下，将混合液搅拌至澄清，然后向澄清的混合液中加入氨水，直至混合液的pH为7，再在温度为70℃～90℃及搅拌速度为1r/s～5r/s下，继续搅拌0.5h～1h，然后将搅拌后的混合溶液置于温度为110℃～130℃的烘箱中，烘干20h～25h，最后置于温度为800℃～1000℃的马沸炉中，煅烧1h～2h，自然冷却，得到一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉；
所述的柠檬酸与混合液中阳离子的摩尔比为(5～6):1。
4.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的制备方法，其特征在于在温度为80℃下，将混合液搅拌至澄清。
5.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的制备方法，其特征在于将搅拌后的混合溶液置于温度为130℃的烘箱中，烘干20h。
6.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂材料的光致发热荧光粉的制备方法，其特征在于最后置于温度为800℃的马沸炉中，煅烧2h。
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