一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，由稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合制備得到，引入稀土釤元素實現光致熒光發射，經406nm光源照射激發后，樣品在610nm處出現熒光發射峰；借助于羥基磷灰石與氧化鈦復合后的特殊能級結構，可以實現摻雜離子的能級躍遷改變，從而增強其發光強度，調節其熒光壽命。本發明專利技術還公開了該材料的制備方法，合成工藝簡單，易實現，適合大量生產，該材料在生物熒光成像方面應用。

A Rare Earth Doped Hydroxyapatite/Titanium Oxide Composite Fluorescent Coating Material and Its Preparation and Application

【技術實現步驟摘要】
一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料及其制備方法和應用
本專利技術涉及一種復合熒光涂層材料，特別涉及一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料及其制備方法和應用。
技術介紹
隨著生命科學的發展，生物熒光成像技術以其破壞性小、靈敏度高、選擇性好等優點，越來越受到關注。而熒光成像的發展受到熒光材料性能的制約，現今所使用的生物熒光材料存在基質與人體相容性差、激發能量高、熒光強度及熒光效率較低、稀土摻雜量大、制備工藝復雜，成本較高等問題。因此亟需開發一種新的熒光材料。
技術實現思路
本專利技術的目的之一在于提供一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，發光強度高，稀土元素使用量少，熒光壽命長。本專利技術的目的之二在于提供一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料的制備方法，制備工藝簡單，易于推廣。本專利技術的目的之三在于提供所述稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料作為熒光探針材料在生物熒光成像方面的應用。本專利技術是通過以下技術方案來實現：一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，所述復合涂層材料由稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合制備得到；稀土摻雜羥基磷灰石溶膠中的稀土元素采用釤；稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠的體積比為2:1～1:2。進一步，稀土摻雜羥基磷灰石溶膠中釤元素與鈣元素的摩爾比為1：99～5：95。進一步，稀土摻雜羥基磷灰石溶膠由釤鹽、鈣鹽和磷酸氫二胺和檸檬酸三鈉制備得到。進一步，釤鹽采用硝酸釤，鈣鹽采用硝酸鈣。進一步，氧化鈦溶膠由鈦酸丁酯和無水乙醇制備得到。一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料的制備方法，包括以下步驟：(1)按照體積比為2:1～1:2量取稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠；(2)將稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合，攪拌后靜置，得到稀土羥基磷灰石/氧化鈦復合溶膠；(3)將步驟(2)中得到的稀土羥基磷灰石/氧化鈦復合溶膠在60～80℃下干燥，然后在500～800℃下煅燒處理，然后隨爐冷卻至室溫，得到稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料。進一步，稀土摻雜羥基磷灰石溶膠的制備過程具體為：在室溫下，將鈣鹽、釤鹽和Na3C6H5O7·2H2O在去離子水中混合溶解，調節pH值為9，得到溶液A；將(NH4)2HPO4溶于去離子水中，配制成溶液B，并將溶液B滴加到溶液A中，持續攪拌4h，調節pH值為9，得到半透明稀土摻雜羥基磷灰石溶膠。進一步，氧化鈦溶膠的制備過程具體為：在室溫下，將鈦酸丁酯和無水乙醇混合，攪拌2h，得到淡黃色透明氧化鈦溶膠。本專利技術還公開了所述的稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料的應用，所述稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料直接包覆或覆蓋于生物體受損表面，對生物體損傷修復過程進行成像和監測。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：本專利技術公開的稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，由稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合制備得到，使用具有優異的生物相容性、骨誘導性、非免疫原性、可降解性等性能的羥基磷灰石作為基質，可實現較高的生物相容性和高降解性。引入稀土釤元素實現光致熒光發射，經406nm光源照射激發后，樣品在610nm處出現熒光發射峰；借助于羥基磷灰石與氧化鈦復合后的特殊能級結構，可以實現摻雜離子的能級躍遷改變，從而引起Sm離子熒光效應的變化，在相同激發條件和摻雜濃度下，得到更高的熒光發射強度，降低稀土元素使用量和制備成本。本專利技術公開的稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料的制備方法，將稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合，經過煅燒處理，冷卻得到稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料。通過高溫煅燒處理，使氧化鈦發生晶型轉變，更加有利于實現對羥基磷灰石中電子躍遷能級的調整和改變，從而增強發光性能，這會使得稀土摻雜羥基磷灰石溶膠中釤元素使用量少，降低原料使用成本。本制備方法合成工藝簡單，易實現，適合大量生產。本專利技術還公開了稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料作為熒光探針材料在生物熒光成像方面的應用，稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料可以直接包覆或覆蓋于受損表面，有效解決顆粒材料在應用中分散不均勻的問題，并且借助于稀土Sm在光激發下的熒光效應，可以實現生物體損傷修復過程的成像和監測。附圖說明圖1為本專利技術的各實施例制備得到的樣品的X射線衍射圖；其中，曲線a代表實施例1制備得到的樣品的X射線衍射譜，曲線b代表實施例2制備得到的樣品的X射線衍射譜，曲線c代表實施例3制備得到的樣品的X射線衍射譜，曲線d代表實施例4制備得到的樣品的X射線衍射譜，曲線e代表實施例5制備得到的樣品的X射線衍射譜，曲線f代表實施例6制備得到的樣品的X射線衍射譜；圖2為本專利技術的各實施例制備得到的樣品的熒光發射光譜圖，激發波長為406nm；其中，曲線a代表實施例1制備得到的樣品的熒光發射光譜圖，曲線b代表實施例2制備得到的樣品的熒光發射光譜圖，曲線c代表實施例3制備得到的樣品的熒光發射光譜圖，曲線d代表實施例4制備得到的樣品的熒光發射光譜圖，曲線e代表實施例5制備得到的樣品的熒光發射光譜圖，曲線f代表實施例6制備得到的樣品的熒光發射光譜圖；圖3為本專利技術的各實施例制備得到的樣品的熒光衰減曲線圖，激發波長為406nm，發射波長為609nm；其中，曲線a代表實施例1制備得到的樣品的熒光衰減曲線，曲線b代表實施例2制備得到的樣品的熒光衰減曲線，曲線c代表實施例3制備得到的樣品的熒光衰減曲線，曲線d代表實施例4制備得到的樣品的熒光衰減曲線，曲線e代表實施例5制備得到的樣品的熒光衰減曲線，曲線f代表實施例6制備得到的樣品的熒光衰減曲線；圖4為本專利技術的各實施例制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標圖；其中，點a代表實施例1制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標，點b代表實施例2制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標，點c代表實施例3制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標，點d代表實施例4制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標，點e代表實施例5制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標，點f代表實施例6制備得到的樣品的發射光顏色和色坐標。具體實施方式下面結合具體的實施例對本專利技術做進一步的詳細說明，所述是對本專利技術的解釋而不是限定。實施例1(1)在室溫下，將11.81gCa(NO3)2·4H2O、0.13gSm(NO3)3和0.5gNa3C6H5O7·2H2O在50mL去離子水中混合溶解，調節pH＝9，得到混合溶液A；將3.69g(NH4)2HPO4溶于去離子水中配制成磷酸氫二胺溶液，將磷酸氫二胺溶液緩慢滴加到上述混合溶液中，持續劇烈攪拌4h，并用氨水調節pH＝9，得到半透明稀土摻雜羥基磷灰石溶膠；(2)將步驟(1)中得到的稀土摻雜羥基磷灰石溶膠均勻涂覆在石英玻璃片上，再放入60℃恒溫干燥箱中干燥2h，然后再在800℃下煅燒處理3h并隨爐冷卻至室溫，即得到稀土摻雜羥基磷灰石熒光涂層材料，記為Sm0.01HA。采用X射線衍射儀對該熒光涂層材料的成分及結構進行表征，其X射線衍射譜如圖1中曲線a所示；采用熒光分光光度計對該熒光涂層材料在光激發下的發光性能進行表征，其發射光譜如圖2中曲線a所示；熒光衰減曲線如圖3中曲線a所示，擬合出的熒光壽命為1.44ms；復合材料的發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，其特征在于，所述復合涂層材料由稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合制備得到；稀土摻雜羥基磷灰石溶膠中的稀土元素采用釤；稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠的體積比為2:1～1:2。

【技術特征摘要】
1.一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，其特征在于，所述復合涂層材料由稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠混合制備得到；稀土摻雜羥基磷灰石溶膠中的稀土元素采用釤；稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠的體積比為2:1～1:2。2.根據權利要求1所述的一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，其特征在于，稀土摻雜羥基磷灰石溶膠中釤元素與鈣元素的摩爾比為1：99～5：95。3.根據權利要求1所述的一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，其特征在于，稀土摻雜羥基磷灰石溶膠由釤鹽、鈣鹽和磷酸氫二胺和檸檬酸三鈉制備得到。4.根據權利要求3所述的一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，其特征在于，釤鹽采用硝酸釤，鈣鹽采用硝酸鈣。5.根據權利要求1所述的一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料，其特征在于，氧化鈦溶膠由鈦酸丁酯和無水乙醇制備得到。6.一種稀土摻雜羥基磷灰石/氧化鈦復合熒光涂層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)按照體積比為2:1～1:2量取稀土摻雜羥基磷灰石溶膠和氧化鈦溶膠；(2)將稀土...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬蔭頗，陳璞，殷海榮，白建光，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61