[发明专利]一种Cr3+

说明书

本发明公开了一种Cr³⁺镓铝酸盐近红外长余辉发光材料及其制备方法。所述近红外长余辉发光材料的化学通式为Zn₃Ga_xAl_2‑xGe_aTi_bSn_2‑a‑bO₁₀:yCr³⁺。制备方法：根据方程式中各物质的摩尔比进行称取原料，加入助熔剂，在玛瑙研钵中研磨使其混合均匀得到前驱体；将前驱体装入氧化铝坩埚，在空气或中性气氛下进行预烧结；将预烧结得到的样品研磨混匀后，在空气或中性气氛中，煅烧，得到Cr³⁺镓铝酸盐近红外长余辉发光材料。本发明所述的近红外长余辉荧光粉具有原料成本低廉、操作简单可行，对设备要求低等优点。本发明所述的长余辉发光材料具有发射范围位于近红外区，且具有余辉时间长等优良性质。

技术领域

本发明涉及一种近红外长余辉荧光粉及其制备方法，特别涉及一种用于Cr³⁺掺杂的镓铝酸盐近红外长余辉发光材料及其制备方法，可用于指示照明和成像检测领域，属于长余辉发光材料技术领域。

背景技术

长余辉发光材料，是一种能够吸收——存储外界光辐射能量，并缓慢释放出光的发光材料。这一特性被广泛的应用于指示照明，如紧急出口标志、消防通道、建筑装饰等领域，近来又逐渐扩展到生物成像、信息存储等应用领域。现有可见光区的长余辉材料主要分为蓝光、绿光和红光材料，其中蓝色和绿色发光材料的发光强度以及余辉时间等光学性能已经达到了实际应用的要求。但是红色长余辉材料发光强度和余辉时间相对较差，制约了其应用。

近年来，近红外长余辉材料在生物成像领域受到广泛关注，发射光是在近红外区域(NIR)，分子发射近红外光(700-1000nm)，可以用于活体分子目标的探测，因为生物体血液和组织在这个波长范围内是相对透明的，从而减少了体内背景干扰造成的难题。而且相对于其他的成像标记材料，长余辉材料用以作为生物荧光标记材料独一无二的优点是可以观察标记材料的扩散，这是其他任何标记材料所不具备的。但是近红外长余辉材料无论是在荧光强度上还是在余辉时间上都要低于蓝色与绿色长余辉荧光材料，未能达到实际应用要求。主要原因存在两个方面：一是具有近红外发光的发光中心离子少(主要包括Cr³⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺等)，使近红外长余辉发光材料的发射波长可调性受限；二是适合上述发光中心离子掺杂的基质少，导致优化长余辉材料的性质很难。因此，寻找新的长余辉发光材料的基质显得尤为重要。目前报道的近红外长余辉材料中，最具代表性的是Cr³⁺掺杂的尖晶石基质近红外长余辉发光材料ZnGa₂O₄:Cr³⁺(Zhang W W.,Zhang,J Y., Li Y.,et al.,AppliedSurface Science.2010,256(14):4702－4707)。因为在尖晶石 ZnGa₂O₄中，由于Zn和Ga格位互换的反位缺陷。正是由于这种反位缺陷起到了用于存储载流子的陷阱作用，才使该材料具有较好的余辉强度与余辉时间，但是离实际应用仍有很大距离。

Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀:Cr³⁺材料是一种新型近红外长余辉材料，余辉时间超过360 小时(Pan Z.,Lu Y.,Liu F.,Nature Materials,2012.11(1):58－63)。本专利在此基础上用价格更便宜、结构、性能相近的氧化铝代替价格较贵的氧化镓原料，并在阴离子基团位置通过Ti或(和)Sn替换Ge的格位，调控发光离子Cr³⁺周围的晶体场环境，从而获得近红外发光性能更优越的近红外长余辉材料。本发明所述的镓铝酸盐近红外长余辉荧光粉具有原料成本低廉、操作简单可行，对设备要求低等优点。本发明所述的长余辉发光材料具有发射范围位于近红外区，且具有余辉时间长等优良性质。

发明内容