[发明专利]以磁性多孔材料为核心制备磁性长余辉发光纳米材料

说明书

技术领域

本发明属于磁性长余辉发光材料领域，主要涉及一种制备磁性长余辉发光材料的新方法，更详细的说，本发明用具有磁性的纳米材料为核心，在外层包裹多孔的纳米材料，以这种磁性的多孔的纳米材料作为模版，利用磁性多孔纳米模板巨大的比表面积吸附构成长余辉发光材料的金属离子并高温煅烧，得到形貌较好的磁性长余辉纳米材料。

背景技术

纳米长余辉发光材料具有高灵敏度、无需外界光源激发以及不产生生物体自发荧光灯等优点，已经在生物成像、药物输送领域得到重视，但由于光成像分辨率较低造成其在应用方面受到极大限制。磁成像是国际上公认的一种高分辨率成像方式，但磁成像很难实现实时成像，并且由于仪器方面的限制很容易出现假象，影响诊断的准确性。本发明所提及的磁性长余辉发光纳米材料同时具有优异的长余辉发光性能和磁性，这样就可以同时具有长余辉荧光成像和磁成像的优点，实现高灵敏度和高分辨率成像，有望在生物成像、生物检测、细胞跟踪、基因排序、生物分离、靶向药物输送等领域都有广泛的应用和研究。另外，传统的长余辉发光材料的制备方法如溶胶凝胶法、固相烧结法没有办法得到形貌规则，粒径分布均匀的纳米颗粒，不适用于磁性长余辉发光纳米材料的制备。目前国内外关于磁性长余辉发光纳米材料的报道几乎没有。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备磁性长余辉发光纳米材料的新方法。本发明工艺简单，操作方便，易于大规模生产。利用本发明制备的磁性长余辉发光纳米材料形貌规则，粒径可控，磁性良好。本发明是用Fe₃O₄, γ- Fe₂O₃, Gd₂O₃，GdS, Fe等或含有Gd元素，Fe 元素并且具有顺磁性的纳米材料为核心，在磁性纳米核心的外层包裹多孔结构的二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐等多孔纳米材料构成核壳结构的磁性多孔纳米材料，利用多孔材料巨大的比表面积吸附构成长余辉发光材料的金属离子溶液或前驱体溶胶中，经高温焙烧获得磁性长余辉发光纳米材料。

本发明主要包括以下基本步骤：

(1)制备磁性多孔纳米材料

本发明是用Fe₃O₄, γ- Fe₂O₃, Gd₂O₃，GdS, Fe等或含有Gd素，Fe 元素并且具有顺磁性的纳米材料为核心，多孔的二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐、磷酸盐等纳米材料或它们的混合物作为多孔外壳得到磁性多孔纳米材料，通过调节磁性多孔纳米材料的粒径、形貌和磁性等，可以方便地调节最终产品的粒径、形貌和磁性等。即磁性多孔材料的形貌特征决定了制备的磁性长余辉发光纳米材料的微观形貌特征。所用磁性多孔纳米材料，如磁性介孔二氧化硅、磁性介孔氧化铝等制备工艺成熟，很多已经实现工业化生产，可以方便地自行制备。

(2)制备构成长余辉发光材料的金属离子溶液或前驱体溶胶

构成磁性长余辉发光纳米材料金属离子通常含有Ca、Mg、Sr、Ba、Zn、Cd等基质离子，稀土离子、过渡元素离子等发光激活离子。构成长余辉发光材料的金属离子溶液通过直接用水溶解这些元素的易溶盐（常是硝酸盐或者盐酸盐），可以方便地制备含有这些离子的溶液。溶液中可选择性加入柠檬酸、聚乙二醇、硼酸、氯化铵等以调节金属离子的溶解度，溶液粘度等性质。构成长余辉发光材料的前驱体溶胶通过在有机溶剂如乙醇，乙二醇等溶解含有构成磁性长余辉发光纳米材料的发光基质元素的金属含氧酸酯，如钛酸四正丁酯，钛酸异丙酯等，和易溶盐（常是硝酸盐或者盐酸盐）得到含有这些元素溶胶溶胶中可以选择性的加入柠檬酸、聚乙二醇、EDTA等增加溶胶的粘度。

(3)利用磁性多孔纳米材料吸附构成长余辉发光材料的金属离子溶液或前驱体溶胶将一定量的步骤（1）所述磁性多孔纳米材料加入到步骤（2）所述溶液或溶胶中，浸泡一定时间，使构成长余辉发光材料的金属离子溶液或前驱体溶胶通过扩散、吸附进入磁性多孔纳米材料的微孔中。经离心或过滤分离、干燥得到吸附了构成长余辉发光材料的金属离子溶液或前驱体溶胶的磁性多孔纳米材料。

(4)高温煅烧