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一种辐射光致发光材料及制备方法、应用


技术摘要:
本发明公开了一种辐射光致发光材料及制备方法、应用,其中,一种辐射光致发光材料的制备方法包括如下步骤:将可溶性金属盐、配体和溶剂混合得到混合液,对所述混合液采用溶剂热法合成金属有机框架晶体,对所述金属有机框架晶体清洗、干燥得到辐射光致发光材料,其中,  全部
背景技术:
随着核科学与技术的发展,放射治疗、放射诊断和辐射防护等领域对于精准的辐 射剂量计的需求与日俱增。相较于电离室、闪烁体、半导体等实时的辐射探测设备,固体剂 量计就具有体积小,持续监测,测试与读取信号分离等特点,在辐射剂量测试中具有不可替 代的作用。 目前,固体辐射剂量计领域主要包含热释光、光释光以及辐射光致发光三种剂量 计。热释光剂量计和光释光剂量计是通过使用热激发或光激发,使得辐射产生的电子空穴 对重新结合诱导出荧光,存在在光热条件下信号稳定性差的限制。而辐射光致发光剂量计 则是利用辐射缺陷所产生的新能级,通过紫外激发读取信号,由于受激发后新能级不会消 失,因此拥有可重复读取的能力,并且信号在读取过程中不发生明显的衰减。传统的辐射光 致发光材料主要使用掺银磷酸盐玻璃和Al2O3:C,相关的研究大都围绕材料掺杂改性来强化 部分辐射探测性能,很少有发现新的材料适用于辐射光致发光探测,存在可选材料有限,辐 射剂量测试上限低,应用场景有限等问题。因此,需要开发一种新的拥有辐射光致发光性能 的材料。 金属有机框架(MOF)材料作为高结晶度的金属有机杂化物,有机配体可以修饰各 种基团,具有很高的可设计性。由于其独特的框架结构,其气体吸附、分离、催化、荧光等性 质得到广泛研究。金属部分可拥有较高的辐射阻滞能力,可显著提高辐射探测效率。有机部 分选用可发光组分已被证明有利于设计出高量子产率的MOF材料,其在辐射探测领域有不 错的应用前景,但目前的应用仍然较少。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是提供一种可提高辐射剂量的检测上限的新型辐射光 致发光材料及制备方法、应用。 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种辐射光致发光材料的制备方法,其包 括如下步骤: 将可溶性金属盐、配体和溶剂混合得到混合液,对所述混合液采用溶剂热法合成 金属有机框架晶体,对所述金属有机框架晶体清洗、干燥得到辐射光致发光材料,其中,所 述可溶性金属盐与所述配体的摩尔比为1:10-10:1,所述配体的苯环上连接有甲基,所述可 溶性金属盐的价态为二价和/或三价。 上述辐射光致发光材料的制备方法简单,只需将可溶性金属盐、苯环上连接甲基 的配体和溶剂进行混合,采用溶剂热法合成得到金属有机框架晶体,再对所述金属有机框 架晶体清洗、干燥得到辐射光致发光材料。 经试验验证,上述辐射光致发光材料中因合成有高度结晶的金属有机框架晶体 3 CN 111574727 A 说 明 书 2/4 页 (MOF),使得辐射光致发光材料具有更高的密度和辐射阻止能力,所述配体的苯环上连接的 甲基可以使上述辐射光致发光材料在辐照后累计自由基所产生的荧光信号,从而使得辐射 光致发光材料具有良好的辐射光致发光性质,其中,苯环上连接甲基的配体相比于苯环上 连接有其他基团(例如:羧基)的配体可以累计并保持自由基所产生的荧光信号。此外,该材 料还具有一定的透光性,优良的发光效率和良好的机械强度。荧光信号可以维持几天至几 个星期的时间。 相较于传统的银玻璃剂量计材料而言,上述辐射光致发光材料的辐射检测限更 大,即可以检测的辐射检测上限为3700Gy,而传统的银玻璃剂量计的制备材料的检测上限 为10Gy。 在其中一个实施例中,所述可溶性金属盐选自硝酸铅、氯化铅、硝酸钡、硝酸铋、硝 酸钙、硝酸钆、硝酸锌、硝酸铕和硝酸铽中的至少一种。 在其中一个实施例中,所述配体选自2-甲基对苯二甲酸、2,5-二甲基对苯二甲酸、 2,6-二甲基对苯二甲酸、四甲基对苯二甲酸和4-甲基-2,6-萘二甲酸中的至少一种。上述配 体的苯环上均连接有甲基相比于苯环上连接有其他基团(例如:羧基)的配体可以累计并保 持自由基所产生的荧光信号。 在其中一个实施例中,所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基 乙酰胺、乙醇和水中的至少一种。 在其中一个实施例中,在采用溶剂热法合成金属有机框架晶体的步骤中,所述溶 剂热的温度为60-140℃。 在其中一个实施例中,所述合成的时间为3-7天。 在其中一个实施例中,在将可溶性金属盐、配体和溶剂混合得到混合液的步骤中, 还包括对所述混合液进行超声处理。 在其中一个实施例中,所述超声处理的频率为33-40kHz。 本发明还提供一种如本发明任一项所述的辐射光致发光的制备方法制备的辐射 光致发光材料。 本发明还提供一种如本发明所述的辐射光致发光材料在制备辐射光致发光剂量 计中的应用。 附图说明 图1是本发明的实施例1中的辐射光致发光材料的辐射测量图; 图2是本发明的对比例2中的辐射光致发光材料的辐射测量图; 图3是本发明的对比例3中的辐射光致发光材料的辐射测量图。
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