一种闪烁材料及其制备方法及其应用

技术领域

本申请涉及一种闪烁材料及其制备方法及其应用，属于闪烁材料领域。

背景技术

闪烁材料是指高能粒子的撞击下，能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的材料。目前商业化的闪烁材料主要有锗酸铋Bi

与此同时，随着技术的发展与环保要求的提高，需要性能更加优异的绿色闪烁材料，因此，在提升闪烁性能的前提下，还需要有不含重金属、环境友好、易加工等特点，成为新型闪烁材料的重要研究方向。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种闪烁材料，该闪烁材料中的化合物C

根据本申请的一个方面，提供一种闪烁材料，所述闪烁材料的化学式如式I所示：

C

其中，X选自Cl、Br中的一种。

所述闪烁材料可以为块状大单晶，也可以是晶体粉末。

所述闪烁材料中不含有重金属。

可选地，所述闪烁材料含有两个不对称结构单元；

所述不对称结构单元包含1个氧化后的三(邻甲基苯基)氧磷配体，1个半占据的Mn

所述闪烁材料微观形貌为零维结构。

可选地，所述闪烁材料中，Mn为+2价金属离子，为四面体空间配位构型结构；

其四面体空间配位构型结构如图8，配位中，两个X均为Cl或者均为Br；

当X＝Cl时，Mn-Cl键长为

当X＝Br时，Mn-Br键长为

可选地，所述闪烁材料的晶体结构属于单斜晶系，具有C2/c空间群结构；

可选地，所述闪烁材料的晶胞参数中，

可选地，所述式I中，X为Cl，所述闪烁材料的晶胞参数中，

可选地，所述式I中，X为Br，所述闪烁材料的晶胞参数中，

可选地，所述闪烁材料的晶胞参数中，α＝90°，γ＝90°，Z＝4。

可选地，在135～420nm范围内的紫外光激发下，所述闪烁材料的发射峰为512±2nm，为绿光发射。

可选地，所述闪烁材料具有良好的热稳定性，其热分解温度为280±5℃。

可选地，所述式I中，X为Cl，所述闪烁材料为C

可选地，所述式I中，X为Br，所述闪烁材料为C

根据本申请的另一个方面，提供一种所述闪烁材料的方法，该方法步骤简单，所得产品纯度高、收率高，适合大规模工业化生产。

可选地，所述方法包括以下步骤：

(1)将三(邻甲基苯基)磷与溶剂、过氧化物混合，发生氧化反应后获得混合物；

(2)将MnX

所述闪烁材料，可以在配位反应后冷却过滤，滤液置于乙醚气氛中一周左右析出晶体；也可以在配位反应后冷却直接得到晶体。

所述三(邻甲基苯基)磷(C

可选地，所述溶剂选自乙醇、甲醇、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮等质子性溶剂中的至少一种；

可选地，所述过氧化物选自双氧水、过氧化苯甲酰、过一硫酸氢钾、过硫酸钾、过一硫酸氢铵、过硫酸铵等中的至少一种；

可选地，所述三(邻甲基苯基)磷与过氧化物、MnX

优选地，所述三(邻甲基苯基)磷与过氧化物、MnX

所述溶剂体积不小于10mL。

可选地，步骤(1)中，所述氧化反应的反应温度为70～100℃；反应时间为12～24小时；

步骤(2)中，所述配位反应的反应温度为80～100℃；反应时间为12～24 小时。

本领域技术人员可根据实际需要，选择合适的反应时间和反应温度，以反应充分进行为准。

优选地，氧化反应的反应温度下限独立选自70℃、75℃、80℃，氧化反应的反应温度上限独立选自90℃、95℃、100℃。

优选地，氧化反应的反应时间下限独立选自12小时、14小时、18小时，氧化反应的反应时间上限独立选自20小时、22小时、24小时。

优选地，配位反应的反应温度下限独立选自80℃、85℃、90℃，配位反应的反应温度上限独立选自95℃、100℃。

优选地，配位反应的反应时间下限独立选自12小时、14小时、16小时，配位反应的反应时间独立上限选自18小时、22小时、24小时。

根据本申请再一方面，提供一种闪烁材料在高能粒子探测和/或成像显像中的应用，其中所述闪烁材料含有上述闪烁材料和/或上述方法制备得到的闪烁材料；

所述高能粒子包括X射线；

可选地，所述闪烁材料具有灵敏的X-射线检测能力，所述闪烁材料材料为C

优选地，所述闪烁材料材料为C

均低于常规医疗诊断剂量标准5.50μGy

根据本申请又一方面，提供一种所述的X射线探测与成像显示材料在 X射线剂量监测方面的应用。

本申请能产生的有益效果包括：

(1)本申请提供了一种闪烁材料。所述含能材料具有良好的热稳定性和优异的X射线闪烁性能，合成过程绿色环保。实验测定这类闪烁材料的热稳定上限高达280℃，化合物C

(2)本申请提供了一种X射线探测与成像显示材料。化合物 C

(3)本申请提供了上述一种闪烁材料的制备方法。所述方法步骤简单，所得含能材料的纯度高、结晶度好、收率高，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1是实施例1获得的样品1-Cl

图2是实施例1获得的样品1-Cl

图3是实施例1获得的样品1-Cl

图4是实施例1获得的样品1-Cl

图5是实施例1获得的样品1-Cl

图6是实施例1获得的样品1-Cl

图7是实施例1获得的样品1-Cl

图8是Mn

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买，其中三(邻甲基苯基)磷、氯化锰、二水溴化锰购自于上海迈瑞尔化学技术有限公司；乙醇、甲醇等质子性溶剂以及过氧化物，包括双氧水等购自于国药集团。

实施例1 1-Cl

将3mmol三(邻甲基苯基)磷的乙醇和双氧水混合溶液(18mL， V:V＝16:2)置于100℃的反应温度下反应12小时后冷却至室温，加入3 mmol金属盐MnCl

实施例2 2-Br

将3mmol三(邻甲基苯基)磷的乙醇和双氧水混合溶液(18mL， V:V＝16:2)置于100℃的反应温度下反应12小时后冷却至室温，加入3 mmol金属盐MnBr

测试例1样品的结构表征

样品1-Cl

样品1-Cl

通过X–射线单晶衍射拟合得到的XRD衍射理论图谱与其X–射线粉末衍射物相分析测得的XRD衍射图谱比较如图2所示，可以看出，通过单晶数据拟合得到的XRD衍射图谱与其实验测得的XRD衍射图谱高度一致，证明所得样品为高纯度和高结晶度的样品。

X–射线粉末衍射和X-射线单晶衍射结果表明：

样品1-Cl

对于样品1-Cl

对于样品2-Br

测试例2热稳定性测试实验

样品1-Cl

测试例3X-射线闪烁性能测试实验

对样品1-Cl

自行搭建了X-射线闪烁性能综合测试平台，测试样品前，均用购自于厦门中烁光电科技有限公司的BGO和LYSO作为参考标样，且样品进行 X-射线闪烁性能测试前，均要经过紫外光激发下的光致发光性能测试的筛选，所选仪器为光致发光性能测试的爱丁堡FLS920，其中激发光源为Xe 灯，经过滤波系统可选择特定的激发波段的紫外光，激发狭缝为1mm，接收狭缝为1mm。

光致发光的实验谱图如图4所示。在350nm最佳波长激发下，样品 1-Cl

X-射线闪烁性能的实验谱图如图5所示。样品1-Cl

闪烁性能的对比实验谱图如图6所示。当X射线光管的管电压为50kV， X射线光管的管电流为100μA，样品与X-射线光管的距离为5cm，测试样品重量为100mg。可以看出，在相同测试条件下，实验测定样品1-Cl

X-射线剂量的实验检测如图7所示，其中X-射线的剂量可以通过固定X射线光管的管电压，改变X射线光管的管电流实现，试剂探测的剂量经过RAMION辐射剂量仪校正。曲线的线性斜率表示该闪烁材料对高能X-射线的检测灵敏度，|k(2-Br)|>|k(1-Cl)|，表示在闪烁材料样品2-Br

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。