一種鉍基光熱轉換材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鉍基光熱轉換材料，表達通式(100?x?y?z)AO2·xAl2O3·yBi2O3·zM；其中，0≤x<10mol％，0.005<y≤15mol％，0≤z≤25.0mol％；A為Ge或Si；M為Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，Y2O3中的一種。本發明的另一目的在于提供上述鉍基光熱轉換材料的制備方法。本發明的光熱轉換材料的光熱升溫效果好，穩定性高，在治療惡性腫瘤方面有很好的應用前景。本發明的制備方法，工藝控制及合成所需儀器設備簡單，組份和結構易于控制，光熱溫度易于調節。
【專利說明】
一種鉍基光熱轉換材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及光熱轉換材料領域，特別涉及一種鉍基光熱轉換材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]癌癥是目前導致人類死亡的主要原因。世界衛生組織指出，2015年全球因癌癥死亡的人數已高達1000多萬，其中中國因癌癥死亡的人數超過280萬，成為受癌癥影響最為嚴重的國家，而且這一數字還在逐年遞增。隨著世界人口日趨老齡化，2030年全世界癌癥死亡人數預計將超過1300萬。癌癥已成為嚴重威脅人類健康和社會發展的重大疾病。目前治療腫瘤常見的方法有手術治療、化學治療和放射治療，但是這三種方法對人體的創傷大，副作用大，同時會產生一系列手術并發癥。
[0003]光熱治療是一種基于近紅外光熱能轉換的癌癥治療新方法，作為傳統治療方法的補充，具有副作用小、治療特異性好等優點，極大的引起了科研人員的關注。光熱治療利用具有較強近紅外吸收的材料將光能轉化為熱能從而殺死癌細胞。光熱治療所使用的近紅外激光波長在700?900nm，由于生物體組織和生理體液對該波段的光吸收很少，具有幾厘米的組織穿透深度。納米光熱轉換材料是最廣泛探索的用于光熱治療的材料，主要包括貴金屬光熱轉換材料、碳基光熱轉化材料、有機化合物光熱材料和半導體光熱材料等。貴金屬光熱轉換材料包括Au納米棒、Au納米籠、Au納米殼和Pd納米片等。這種材料的近紅外吸收源于表面等離子共振效應，光熱轉換性能依賴于材料的結構、尺寸、形貌和升溫速率。由于激光照射后，貴金屬易變形，影響其光熱性能的穩定性，并且貴金屬的高成本也限制了其廣泛應用。碳基光熱轉換材料，包括碳納米管和石墨稀等，這類材料的優勢在于其光熱性能穩定，在激光長時間照射后，光熱轉換性能依然很好，但是碳材料的制備和功能化的條件較為茍亥IJ。有機化合物光熱材料也是一類很有前景的光熱試劑，但是這類光熱材料長時間激光照射后容易發生光降解。半導體光熱材料的種類最為豐富并且制備成本低，最常見的為硫化銅和砸化銅等銅硫族納米材料，但是這種材料的光熱轉換效率隨粒徑的減小而降低，因此在腫瘤診療中的應用也一直受到限制。開發出一種制備方法簡單、升溫速率較快、廉價且不易光降解的光熱材料是人們對抗癌癥的突破點。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種鉍基光熱轉換材料，升溫速率較快、多次使用和長時間照射后不易降解。
[0005]本發明的另一目的在于提供一種鉍基光熱轉換材料的制備方法，工藝簡單。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0007]一種鉍基光熱轉換材料，表達通式(100-x-y-z)A02.XAl2O3.yBi203.zM；
[0008]其中，I彡x〈10mol%，0.005彡y彡15mol%，0彡z彡25.0mol% ;
[0009]A 為 Ge 或 Si;
[0010]M為 Li 20，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，Y2O3 中的一種。[0011 ] 一種鉍基光熱轉換材料的制備方法，包括以下步驟:
[0012](I)按以下成分稱量物料:
[0013](100-x-y-z)A02.ΧΑΙ2Ο3.yBi2〇3.zM；
[0014]其中，I彡x〈10mol%，0.005彡y彡15mol%，0彡z彡25.0mol% ;
[0015]A 為 Ge 或 Si;
[0016]M 為 Li2O，Na2O，K2O ,MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，Y2O3 中的一種；
[0017]所述物料包括引入含M的化合物的原料、引入含鋁的化合物的原料、引入含鉍的化合物的原料、AO2;
[0018](2)將步驟(I)稱量的物料放入瑪瑙研缽中充分研磨均勻形成材料配合料；
[0019](3)將步驟(2)得到材料配合料轉移至高溫爐中，于1500?1650°C熔制，冷卻后得到材料樣品。
[0020]所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，步驟(3)所述于1500?1650°C熔制，具體為:
[0021]于1500 ?1650Γ 熔制 15 ?60min。
[0022]所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，所述引入含M的化合物的原料為氧化鋰，碳酸鋰，氫氧化鋰，硝酸鋰，草酸鋰，醋酸鋰，氫氧化鈉，氧化鈉，碳酸鈉，碳酸氫鈉，草酸鈉，氧化鉀，碳酸鉀，硝酸鉀，草酸鉀，碳酸氫鉀，氧化鎂，碳酸鎂，氫氧化鎂，草酸鎂，氧化鈣，碳酸鈣，四水合硝酸鈣，氧化鍶，碳酸鍶，草酸鍶，氧化鋇，碳酸鋇，草酸鋇，氧化鋅，三氧化二釔中的任意一種。
[0023]所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，所述引入含鋁的化合物的原料為氫氧化鋁或氧化鋁。
[0024]所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，所述引入含鉍的化合物的原料為三氧化二鉍或硝酸鉍。
[0025]與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果:
[0026](I)本發明制備的祕基光熱轉換材料光熱升溫效果好，穩定性高，可通過改變X、y和z的相對含量來調節光熱溫度，升溫速率可達15°C/s，功率密度為2W/cm2時鉍摻雜鍺酸鹽材料升溫可達140 °C。
[0027](2)本發明制備的鉍摻雜微米顆粒可多次循環使用不易降解，適合大批量生產。
[0028](3)本發明的鉍基光熱轉換材料的制備方法，工藝合成及控制所需儀器設備簡單，材料組份易于控制，進一步降低了生產成本。
【附圖說明】
[0029]圖1為實施例1的鉍摻雜鍺酸鹽材料樣品配比為(1)-(5)的可見-近紅外吸收光譜。
[0030]圖2為實施例1的鉍摻雜鍺酸鹽材料樣品配比(3)在808nm激光不同功率密度下溫度隨時間的上升曲線。
[0031]圖3為實施例1的鉍摻雜鍺酸鹽微米粉末樣品配比為(1)-(4)在808nm激光激發下溫度隨功率上升曲線。
[0032]圖4為實施例2的鉍摻雜鍺酸鹽材料樣品配比為(1)-(8)在808nm激光激發下溫度隨功率上升曲線。
[0033]圖5為實施例3-6中的鉍摻雜鍺酸鹽材料樣品在808nm激光功率密度為6W/cm2下溫度隨時間的上升曲線。
[0034]圖6為實施例7的鉍摻雜硅酸鹽材料樣品配比為(1)-(4)在808nm激光功率為6W/cm2時不同金屬氧化物物含量的光熱溫度上升曲線。
【具體實施方式】
[0035]下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0036]實施例1
[0037]選取二氧化鍺、氫氧化鋁、三氧化二鉍作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0038](l)Ge:Al:B1:M = 99.5:2.0:1.0:0，對應x = I.0，y = 0.5,z = Omol% ；
[0039](2)Ge:Al:B1:M = 96.5:6.0:1.0:0JtSx = 3.0，y = 0.5，z = 0mol%;
[0040](3)Ge:Al:B1:M = 94.5:10:1.0:0，對應x = 5.0，y = 0.5,z = Omol% ；
[0041 ] (4)Ge:Al:B1:M = 91.5:14:1.0:0，對應x = 7.0，y = 0.5,z = Omol% ；
[0042](5)Ge:Al:B1:M = 91.5:16:1.0:0，對應x = 8.0，y = 0.5,z = Omol% ；
[0043]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1580°C下熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將樣品迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止其析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切害J、打磨、拋光成尺寸為I cm X I cm X Imm的樣品，得到塊狀的不同鋁濃度的鉍摻雜鍺酸鹽材料，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份熔制的剩余材料分別用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜鍺酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。
[0044]圖1為本實施例的配比(1)-(5)樣品的可見-近紅外吸收光譜，所有吸收光譜均采用美國PerkinElmer公司生產的Lambda-900UV/Vis/NIR分光光度計測試采集得到，測試步長2nm，所有測試樣品均雙面拋光。
[0045]圖2為本實施例的配比鉍摻雜鍺酸鹽樣品(3)在808nm激光不同功率密度下溫度隨時間的上升曲線。如圖3所示，隨著激光功率從0.02W/cm2增加到5.0ff/cm2'，材料的溫度逐漸從25°C上升到207°C，遠遠超過了光熱治療中殺死癌細胞所需要的溫度。進一步的，在相應的功率下，材料達到相應的溫度所需時間都小于lmin。
[0046]圖3為本實施例的配比鉍摻雜鍺酸鹽微米粉末樣品(1)-(4)在808nm激光激發下溫度隨功率上升曲線。相同功率下，隨著Al2O3濃度摻雜從1.0mol%增加到7.0mol %，樣品的溫度升高變化不大。同時，對于同一樣品，隨著功率的增加，樣品的溫度線性升高，在Al2O3濃度為7mol %時，對應功率為5.0W/cm2時，最高可達105 °C。
[0047]實施例2
[0048]選取二氧化鍺、氫氧化鋁、三氧化二鉍作為起始化合物原料，按照各元
[0049]素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0050](I)Ge:Al:B1:M = 94.995:10.0:0.01:0，對應x = 5.0，y = 0.005，z = 0mol% ;
[0051 ] (2)Ge:Al:B1:M = 94.95:10.0:0.10:0，對應x = 5.0，y = 0.05，z = 0mol% ;
[0052](3)Ge:Al:B1:M = 94.5:10.0:1.0:0，對應x = 5.0，y = 0.5,z = Omol% ；
[0053](4)Ge:Al:B1:M = 93.5:10.0:3.0:0，對應x = 5.0，y = I.5,z = Omol% ；
[0054](5)Ge:Al:B1:M = 93.0:10.0:4.0:0，對應x = 5.0，y = 2.0,z = Omol% ；
[0055](6)Ge:Al:B1:M = 89.0:10.0:12.0:0，對應x = 5.0，y = 6.0,z = Omol% ；
[0056](7)Ge:Al:B1:M = 85.0:10.0:20.0:0，對應x = 5.0，y = 10.0，z = 0mol% ;
[0057](8)Ge:Al:B1:M = 80.0:10.0:30.0:0，對應x = 5.0，y = 15.0,z = Omol% ；
[0058]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1580°C下熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將樣品迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止其析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切害J、打磨、拋光成尺寸為I cm X I cm X Imm的樣品，得到塊狀的不同鉍濃度的鉍摻雜鍺酸鹽材料，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份熔制的剩余材料分別用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜鍺酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(I)中類似，表明鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒材料都具有良好的光熱效應。
[0059]圖4為本實施例的配比鉍摻雜鍺酸鹽樣品(1)-(8)在808nm激光激發下溫度隨功率上升曲線。相同功率下，隨著Bi2O3濃度摻雜從0.005mol%增加到15mol %，樣品的溫度逐漸增加。同時，對于同一樣品，隨著功率的增加，樣品的溫度線性升高，在Bi2O3濃度為15mol%時，對應功率為5.0W/cm2時，最高可達263 °C。
[0060]實施例3
[0061]選取二氧化鍺、氫氧化鋁、三氧化二鉍、無水碳酸鈉作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0062](l)Ge:Al:B1:Na = 89.5:10:1.0:10，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 5mol% ；
[0063](2)Ge:Al:B1:Na = 84.5:10:1.0:20，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 1mol% ；
[0064](3)Ge:Al:B1:Na = 79.5:10:1.0:30，對應x = 5.0,y = 0.5,z = 15mol% ；
[0065](4)Ge:Al:B1:Na = 74.5:10:1.0:40，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 20mol% ；
[0066](5)Ge:Al:B1:Na = 69.5:10:1.0:50JtSx = 5.0，y = 0.5，z = 25mol%;
[0067]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1540°C下熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將樣品迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止其析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切害J、打磨、拋光成尺寸為I cm X I cm X Imm的樣品，得到塊狀的不同碳酸鈉濃度的鉍摻雜鍺酸鹽材料，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份熔制的剩余材料分別用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜鍺酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(I)中類似，表明鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒材料都具有良好的光熱效應。
[0068]本實施例制備的鉍摻雜光熱樣品(配比(3))在808nm激光功率密度為6W/cm2下溫度隨時間的上升曲線見圖5。在碳酸鈉摻雜含量為15moI %時，鉍摻雜鍺酸鹽材料在6W/cm2下對應的溫度升高值為187°C，遠遠超過光熱治療可以殺死癌細胞的溫度。
[0069]實施例4
[0070]選取二氧化鍺、氫氧化鋁、三氧化二鉍、氧化鎂作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0071 ] (l)Ge:Al:B1:Mg = 89.5:10:1.0:5.0，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 5mol% ；
[0072](2)Ge:Al:B1:Mg = 84.5:10:1.0:10，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 1mol% ；
[0073](3)Ge:Al:B1:Mg = 79.5:10:1.0:15，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 15mol% ；
[0074](4)Ge:Al:B1:Mg = 74.5:10:1.0:20，對應x = 5.0，y = 0.5,z = 20mol% ；
[0075](5)Ge:Al:B1:Mg = 69.5:10:1.0:25JtSx = 5.0，y = 0.5，z = 25mol%;
[0076]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1540°C下熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將樣品迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止其析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切害J、打磨、拋光成尺寸為I cm X I cm X Imm的樣品，得到塊狀的不同氧化鎂濃度的鉍摻雜鍺酸鹽材料，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份熔制的剩余材料分別用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜鍺酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(I)中類似，表明鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒材料都具有良好的光熱效應。
[0077]本實施例制備的鉍摻雜光熱轉換材料(配比(3))在808nm激光功率密度為6W/cm2下溫度隨時間的上升曲線見圖5。在氧化鎂摻雜含量為15moI %時，鉍摻雜鍺酸鹽材料在6W/cm2下對應的溫度升高值為76°C ο
[0078]實施例5
[0079]選取二氧化鍺、氫氧化鋁、三氧化二鉍、碳酸鈣作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0080](l)Ge:Al:B1:Ca = 86.5:16:1.0:5.0JtSx = 8.0，y = 0.5，z = 5.0mol%;
[0081 ] (2)Ge:Al:B1:Ca = 81.5:16:1.0:10JtSx = 8.0，y = 0.5，z = 10mol%,；
[0082](3)Ge:Al:B1:Ca = 76.5:16:1.0:15JtSx = 8.0，y = 0.5，z = 15mol%;
[0083](4)Ge:Al:B1:Ca = 71.5:16:1.0:20JtSx = 8.0，y = 0.5，z = 20mol%;
[0084](5)Ge:Al:B1:Ca = 66.5:16:1.0:25JtSx = 8.0，y = 0.5，z = 25mol%;
[0085]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1540°C下熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將樣品迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止其析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切害J、打磨、拋光成尺寸為IcmX IcmX Imm的樣品，得到塊狀的不同碳酸鈣濃度的鉍摻雜鍺酸鹽材料，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份熔制的剩余材料分別用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜鍺酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(I)中類似，表明鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒都具有良好的光熱效應。
[0086]本實施例制備的鉍摻雜光熱轉換材料(配比(3))在808nm激光功率密度為6W/cm2下溫度隨時間的上升曲線見圖5。在碳酸鈣摻雜含量為15moI %時，鉍摻雜鍺酸鹽材料在6W/cm2下對應的溫度升高值為76°C ο
[0087]實施例6
[0088]選取二氧化鍺、氫氧化鋁、三氧化二鉍、氧化釔作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0089](l)Ge:Al:B1:Y = 86.5:16:1.0:10，對應x = 5.0，y = 0.5，z = 5.0mol% ；
[0090](2)Ge:Al:B1:Y = 81.5:16:1.0:20JtSx = 5.0，y = 0.5，z = 10mol%,；
[0091](3)Ge:Al:B1:Y = 76.5:16:1.0:30JtSx = 5.0，y = 0.5，z = 15mol%;
[0092]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1540°C下熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將樣品迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止其析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切害J、打磨、拋光成尺寸為I cm X I cm X Imm的樣品，得到塊狀的不同氧化釔濃度的鉍摻雜鍺酸鹽材料，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份熔制的剩余材料分別用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜鍺酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜鍺酸鹽塊狀樣品和微米顆粒樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(I)中類似，表明鉍摻雜塊狀樣品和微米顆粒都具有良好的光熱效應。
[0093]本實施例制備的鉍摻雜光熱轉換材料(配比(3))在808nm激光功率密度為6W/cm2下溫度隨時間的上升曲線見圖5。在氧化釔摻雜含量為15moI %時，鉍摻雜鍺酸鹽材料在6W/cm2下對應的溫度升高值為40°C ο
[0094]實施例7
[0095]選取二氧化硅、氫氧化鋁、三氧化二鉍、碳酸鈣作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共4組，配比如下
[0096](l)S1:Al:B1:Mg = 82:10:4.0:25JtSx = 5.0，y = 2.0，z = 25mol%;
[0097](2)S1: Al:B1: Mg = 82:10:4.0:25，對應x = 5.0,y = 4.0,z = 25mol% ；
[0098](3)S1:Al:B1:Mg = 82:10:4.0:25JtSx = 5.0，y = 6.0，z = 25mol%;
[0099](4)S1:Al:B1:Mg = 82:10:4.0:25，對應x = 5.0，y = 8.0，z = 25mol% ;
[0100]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1600°C熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將其迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止材料析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料樣品，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切割、打磨、拋光成尺寸為IcmX IcmX Imm的樣品，得到塊狀的鉍摻雜硅酸鹽材料，用于光熱性能的預測試;另外將每一組份剩余的材料用球磨機研磨成微米顆粒，得到鉍摻雜硅酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。
[0101]圖6為本實施例的配比鉍摻雜硅酸鹽材料樣品(1)-(4)在808nm激光功率為6W/Cm2下在MgO含量為15mol%時，不同濃度的Bi2O3的光熱溫度上升曲線。在Bi2O3摻雜含量從2mol%增加到8mol %時，鉍摻雜硅酸鹽材料在6W/cm2下對應的溫度值從33 °C增加到81°C。在相應的功率下，材料達到相應的溫度所需時間在20s左右。
[0102]實施例8
[0103]選取二氧化硅、氫氧化鋁、三氧化二鉍、碳酸鈉作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0104](I)S1:Al:B1:Na = 87:12:4.0: lCU$Sx = 6.0，y = 2.0，z = 5mol% ；
[0105](2)S1:Al:B1:Na = 82:12:4.0:20，對應x = 6.0，y = 2.0,z = 1mol% ；
[0106](3)S1:Al:B1:Na = 77:12:4.0:30，對應x = 6.0，y = 2.0,z = 15mol% ；
[0107](4)S1:Al:B1:Na = 72:10:4.0:40JtSx = 6.0，y = 2.0，z = 20mol%;
[0108](5)S1:Al:B1:Na = 67:10:4.0:50JtSx = 6.0，y = 2.0，z = 25mol%;
[0109]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1650°C熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將其迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止材料析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的樣品，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切割、打磨、拋光成尺寸為IcmX IcmX Imm的樣品，得到塊狀的鉍摻雜硅酸鹽樣品，用于光熱性能的預測試;另外將每一組份剩余的材料用球磨機研磨成粉狀微米顆粒，得到鉍摻雜硅酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜塊狀光熱轉換材料樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(7)中類似，表明鉍摻雜塊狀光熱轉換材料具有良好的光熱效應。
[0110]實施例9
[0111]選取二氧化硅、氫氧化鋁、三氧化二鉍、碳酸鈣作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0112](I)S1: Al:B1: Ca = 82:14:2.0:10，對應x = 7.0，y = I.0, z = 1mol % ；
[0113](2)S1:Al:B1:Ca = 72:14:2.0:20JtSx = 7.0，y = 1.0，z = 20mol%;
[0114](3)S1: Al:B1: Ca = 62:14:2.0:30，對應x = 7.0，y = I.0,z = 30mol% ；
[0115](4)S1:Al:B1:Ca = 61:14:4.0:30JtSx = 7.0，y = 2.0，z = 30mol%;
[0116](5)S1: Al:B1: Ca = 60:14:6.0:30，對應x = 7.0，y = 3.0,z = 30mol% ；
[0117]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1650°C熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將其迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速樣品的冷卻速度，防止材料析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的樣品，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切割、打磨、拋光成尺寸為IcmX IcmX Imm的樣品，得到塊狀的鉍摻雜硅酸鹽樣品，用于光熱性能的預測試;另外將每一組份剩余的材料用球磨機研磨成納米顆粒，得到鉍摻雜硅酸鹽光熱材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜樣品在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例
(7)中類似，表明鉍摻雜塊狀光熱轉換材料具有良好的光熱效應。
[0118]實施例10
[0119]選取二氧化硅、氫氧化鋁、三氧化二鉍、碳酸鍶作為起始化合物原料，按照各元素摩爾配比，分別稱取三種化合物原料，共5組，配比如下
[0120](I)S1: Al:B1: Sr = 88:10:4.0:5.0，對應x = 5.0，y = 2.0，z = 5.0mol % ；
[0121 ] (2)S1: Al:B1: Sr = 83:10:4.0:10，對應x = 5.0，y = 2.0, z = 1mol % ；
[0122](3)S1:Al:B1:Sr = 78:10:4.0:15，對應x = 5.0，y = 2.0,z = 15mol% ；
[0123](4)S1:Al:B1:Sr = 73:10:4.0:20，對應x = 5.0，y = 2.0,z = 20mol% ；
[0124](5)S1:Al:B1:Sr = 68:10:4.0:25JtSx = 5.0，y = 2.0，z = 25mol%;
[0125]控制混合物總重均為20go 20g混合物經研磨混勻后，放入剛玉坩禍，然后將坩禍放入升至溫度的高溫電爐中。精確控制升溫速率，樣品在1650°C熔融20min。高溫下取出剛玉坩禍，將其迅速倒在室溫下的不銹鋼板上，為了加速材料的冷卻速度，防止材料析晶，用另一塊不銹鋼板快速按壓，即可得到所需的材料樣品，將樣品選取一塊尺寸大小合適的進行切割、打磨、拋光成尺寸為IcmX IcmX Imm的樣品，得到塊狀的鉍摻雜硅酸鹽材料樣品，用于光熱性能的預測試；另外將每一組份剩余的樣品用球磨機研磨成納米顆粒，得到鉍摻雜硅酸鹽光熱轉換材料，同樣進行光熱性能的測試。鉍摻雜材料在808nm激光照射下的溫度上升曲線與實施例(7)中類似，表明鉍基光熱轉換材料都具有良好的光熱效應。
[0126]本發明的引入含M的化合物的原料還可為氧化鋰，碳酸鋰，氫氧化鋰，硝酸鋰，草酸鋰，醋酸鋰，氫氧化鈉，氧化鈉，碳酸氫鈉，草酸鈉，氧化鉀，碳酸鉀，硝酸鉀，草酸鉀，碳酸氫鉀，碳酸鎂，氫氧化鎂，草酸鎂，氧化鈣，四水合硝酸鈣，氧化鍶，草酸鍶，氧化鋇，碳酸鋇，草酸鋇，氧化鋅中的任意一種。
[0127]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種祕基光熱轉換材料，其特征在于，表達通式(100-x-y-z)A02.XAI2O3.yBi2〇3.zM； 其中，1彡叉〈1011101%，0.005彡7彡1511101%，0彡2彡25.011101%; A為Ge或Si; M 為 Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，Y2O3 中的一種。2.一種鉍基光熱轉換材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按以下成分稱量物料:(100-x-y-z)A02.ΧΑΙ2Ο3.yBi2〇3.zM； 其中，1彡叉〈1011101%，0.005彡7彡1511101%，0彡2彡25.011101%; A為Ge或Si; M 為 Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，Y2O3 中的一種； 所述物料包括引入含M的化合物的原料、引入含鋁的化合物的原料、引入含鉍的化合物的原料、AO2; (2)將步驟(I)稱量的物料放入瑪瑙研缽中充分研磨均勻形成配合料； (3)將步驟(2)得到配合料轉移至高溫爐中，于1500?1650°C熔制，冷卻后得到樣品。3.根據權利要求2所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述于1500?1650°C熔制，具體為: 于 1500 ?1650°C 熔制 15 ?60min。4.根據權利要求2所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，其特征在于，所述引入含M的化合物的原料為氧化鋰，碳酸鋰，氫氧化鋰，硝酸鋰，草酸鋰，醋酸鋰，氫氧化鈉，氧化鈉，碳酸鈉，碳酸氫鈉，草酸鈉，氧化鉀，碳酸鉀，硝酸鉀，草酸鉀，碳酸氫鉀，氧化鎂，碳酸鎂，氫氧化鎂，草酸鎂，氧化鈣，碳酸鈣，四水合硝酸鈣，氧化鍶，碳酸鍶，草酸鍶，氧化鋇，碳酸鋇，草酸鋇，氧化鋅，三氧化二釔中的任意一種。5.根據權利要求2所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，其特征在于，所述引入含鋁的化合物的原料為氫氧化鋁或氧化鋁。6.根據權利要求2所述的鉍基光熱轉換材料的制備方法，其特征在于，所述引入含鉍的化合物的原料為三氧化二鉍或硝酸鉍。
【文檔編號】A61K41/00GK106082996SQ201610464251
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】彭明營, 王麗平, 李麗華
【申請人】華南理工大學