CN114773618A - 一种稀土-有机荧光和闪烁材料的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土‑有机荧光和闪烁材料的制备方法及应用，该荧光和闪烁材料由铽离子与均苯四酸配位而成，荧光量子产率达到52.05％，光产额为14812photonMeV‑1，用于X射线剂量的检测限达到0.104μGys‑1。
Description
技术领域
本发明涉及稀土发光材料领域，尤其涉及一种稀土-有机荧光和闪烁材料的制备方法及其在X射线检测领域的应用。
背景技术
闪烁体能够吸收高能X射线并发光，在无损检测、X射线成像、新能源勘探等领域有广泛的应用，而目前的闪烁体材料以无机闪烁体为主，制备方法较复杂，且往往掺杂了Pb等有毒元素，危害生态环境。而纯有机闪烁体受限于对X射线吸收能力弱，光产额低等因素，难以满足如今对高性能闪烁体材料的需求。
金属-有机框架材料是一类由有机配体与金属中心配位形成晶体材料。这类材料制备方法简单，成本较低，同时具有丰富的功能性。稀土离子的发光具有范围广,寿命长,斯托克位移大等优点，选择合适的有机配体与稀土离子相结合构筑的稀土-有机框架材料既对环境友好，又具有稀土元素优良的光物理性质,有望成为新型高性能闪烁体材料。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种稀土-有机荧光和闪烁材料，该荧光和闪烁材料在紫外光和X射线激发下，呈现出多个特征发射峰，最强发射峰中心波长为545nm，发出明亮的绿光；该荧光和闪烁材料的荧光量子产率达到52.05％。光产额为14812photon Me V-1，用于X射线剂量检测的检测限达到0.104μGy s-1。
本发明的另一个目的是提供所述的稀土-有机荧光和闪烁材料的制备方法，该方法包括以下的步骤：
将均苯四酸、五水硝酸铽按照3：4的份数比混合，再加入3556份去离子水、918份二甲基乙酰胺、1739份乙醇，得到乳白色溶液A。
将乳白色溶液A搅拌1小时，并将所得溶液转移到水热反应釜中。
将反应釜置于加热干燥箱中，在75℃加热12～72小时后取出，得到透明溶液B。
将透明溶液B转移到塑料离心管中，通过离心得到白色粉末。
将白色粉末分别用乙醇和去离子水离心洗涤，并室温干燥2小时得到最终产物。
本发明的优点是低成本、易制备、高产量，得到的产物分散性好、荧光量子产率高。
本发明的另一个目的是提供该稀土-有机荧光和闪烁材料的光学性质。
本发明的另一个目的是提供该稀土-有机荧光和闪烁材料在X射线检测领域的应用。
本发明的有益效果是：
本发明一种稀土-有机荧光和闪烁材料可作为发光材料、激光材料、闪烁晶体等光学晶体材料，在生物成像、辐射探测、离子检测、照明显示等领域都具有良好的应用价值，为其他稀土功能材料的研究提供技术参考。
附图说明
图1：本发明稀土-有机荧光和闪烁材料的X射线衍射图。
图2：本发明稀土-有机荧光和闪烁材料的扫描电镜图。
图3：本发明稀土-有机荧光和闪烁材料在312nm紫外光激发下的荧光光谱图。
图4：本发明稀土-有机荧光和闪烁材料在X射线激发下的光谱图，商用的CSI(Tl)闪烁体用作对比。
图5：本发明稀土-有机荧光和闪烁材料的时间分辨衰减光谱图。
图6：在不同X射线剂量率下，本发明稀土-有机材料在545nm波长处的发射强度变化图。
具体实施方法：
下面结合具体实施方法对本发明进行详细说明。
将均苯四酸、五水硝酸铽按照3：4的份数比混合，再加入3556份去离子水、918份二甲基乙酰胺、1739份乙醇，得到乳白色溶液A并搅拌1小时。将所得溶液转移到高温反应釜中，并将高温反应釜置于加热干燥箱中75℃加热12～72小时后取出，得到透明溶液B。再将透明溶液B转移到塑料离心管中，通过离心得到白色粉末。用乙醇和去离子水离心洗涤所得白色粉末，最后室温干燥白色粉末以得到最终产物。
X射线衍射结果(图1)表明：合成的样品为纯六方相。
扫描电镜图(图2)表明：合成的样品的形貌为棍棒状，尺寸约为10*2μm左右。
312nm紫外光激发下的荧光光谱(图3)表明：合成的样品在紫外光和X射线激发下具有较强的Tb3+发射峰，中心波长为545nm，呈现明亮的绿光。
样品的X射线致发光强度与商用闪烁体CSI(Tl)对比(图4)，计算得本样品的光产额为14812photon Me V-1。
对时间分辨衰减光谱(图5)进行双指数拟合，计算得样品的荧光寿命为995.87μs。
根据射线剂量和材料发光强度的线性关系(图6)，计算得样品对射线的检测限为0.104μGy s-1。
Claims (2)
1.一种稀土-有机荧光和闪烁材料，其特征在于；该荧光和闪烁材料在紫外光和X射线激发下，Tb3+呈现出多个特征发射峰，最强发射峰中心波长为545nm，发出明亮的绿光；该荧光和闪烁材料的荧光量子产率达到52.05％，光产额为14812photon Me V-1，用于X射线剂量的检测限达到0.104μGy s-1。
2.权利要求1所述的稀土-有机荧光和闪烁材料的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
1)将均苯四酸、五水硝酸铽按照3：4的份数比混合，再加入3556份去离子水、918份二甲基乙酰胺、1739份乙醇，得到乳白色溶液A。
2)将乳白色溶液A搅拌1小时，并将所得溶液转移到水热反应釜中。
3)将反应釜置于加热干燥箱中，在75℃下加热12～72小时后取出，得到透明溶液B。
4)将透明溶液B转移到塑料离心管中，通过离心得到白色粉末。
5)将白色粉末分别用乙醇和去离子水离心洗涤，并室温干燥2小时得到最终产物。
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