鉴于长余辉材料免实时激发特性可有效消除激发光源及复杂样品自体荧光的干扰, 近红外长余辉材料在生物成像领域受到了广泛关注。但其在荧光传感应用方面的报道相对较少, 尤其是利用长余辉纳米粒子来检测金属阳离子鲜有报道。本文采用水热法制备了Sn4+共掺的近红外长余辉纳米材料ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+ (ZGSC), 再以包硅处理得到在水溶液中分散性良好的荧光探针ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+@SiO2(ZGSC@SiO2)。基于Fe3+对长余辉材料ZGSC@SiO2的荧光猝灭效应, 构建了一种选择性好、无背景干扰的近红外长余辉荧光探针ZGSC@SiO2, 用于Fe3+的定量检测。采用时间分辨光谱可有效地消除背景干扰, 实现了高信噪比检测, 其线性范围为50~800 μmol/L, 检出限为25.12 μmol/L。选取了3种补铁口服液作为实际样品, 对其总铁含量以及Fe3+的含量进行检测, 并进行了加标实验。实验结果表明, 测定结果中总铁含量与标示值吻合; 3种样品中总铁含量的加标回收率为99.00%~99.79%, 相对标准偏差(RSD)为2.416%~3.808%; Fe3+含量的加标回收率为99.90%~102.69%, RSD为3.263%~4.296%, 满足测定要求。根据样品中总铁含量和Fe3+含量, 可计算得出Fe2+含量, 因此该荧光传感体系具有可同时检测Fe3+与Fe2+的优点, 可以用于补铁口服液中有效价态Fe2+的质量控制检测。

红外长余辉技术在生物成像探测及夜视保密探测等领域有着广阔的应用前景。本文结合该领域近期的一些进展, 对红外长余辉的定义、发光离子的选择、发光动力学过程以及红外长余辉激发谱学技术等几方面进行了简要阐述。在阐述过程中也着重指出了红外长余辉领域今后的几个可能学术研究方向。

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+, 利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明: 样品Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+是Ge4+取代ZnAl2O4∶Cr3+尖晶石中的部分Al3+而形成的固溶体。在397 nm光的激发下, 发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr3+离子的自旋允许跃迁4T2→4A2辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr3+离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn3Al2－xGe2O10∶xCr3+中的Cr3+离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时, 样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h, 余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致, 均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响, 并对材料的余辉机制进行了探讨。