[發明專利]一種Cr3+摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810777371.9
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108998016A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 潘再法;王鍇;張露露;嚴麗萍;王瑞平;聞瑩婷
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C09K11/66
• 分類號: C09K11/66
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

一種Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料及其制備方法，屬于長余輝發光材料技術領域。所述Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料以含鋅化合物、含鎵化合物、含鋁化合物、含錫化合物、含鎂化合物、含鈣化合物、含鍺化合物、含鉻化合物為原料，采用高溫固相法制得Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料。本發明所得的近紅外長余輝熒光粉，大大擴展了長余輝材料對基質的可選擇性，提升了近紅外紅余輝材料的發展空間。本發明所述的近紅外長余輝熒光粉具有原料成本低廉、操作簡單可行，對設備要求低等優點。本發明所述的長余輝發光材料具有發射范圍位于近紅外區，且具有余輝強度強、余輝時間長等優良性質。

技術領域

本發明屬于長余輝發光材料技術領域，涉及一種近紅外長余輝熒光粉及其制備方法；特別是一種用于Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料及其制備方法，可用于指示照明和成像檢測領域。

背景技術

長余輝發光材料，是一種能夠吸收-存儲外界光輻射能量，并緩慢釋放出光的發光材料。這一特性被廣泛的應用于指示照明，如緊急出口標志、消防通道、建筑裝飾等領域，近來又逐漸擴展到生物成像、信息存儲等應用領域。現有可見光區的長余輝材料主要分為藍光、綠光和紅光材料，其中藍色和綠色發光材料的發光強度以及余輝時間等光學性能已經達到了實際應用的要求。但是紅色長余輝材料發光強度和余輝時間相對較差，制約了其應用。

近年來，近紅外長余輝材料在生物成像領域受到廣泛關注，但是近紅外長余輝材料無論是在熒光強度上還是在余輝時間上都要低于藍色與綠色長余輝熒光材料，未能達到實際應用要求。主要原因存在兩個方面：一，具有近紅外發光的發光中心離子少(主要包括Cr³⁺、 Mn²⁺、Mn⁴⁺等)，使近紅外長余輝發光材料的發射波長可調性受限；二：適合上述發光中心離子摻雜的基質少，導致優化長余輝材料的性質很難。因此，尋找新的長余輝發光材料的基質顯得尤為重要。目前報道的近紅外長余輝材料中，最具代表性的是Cr³⁺摻雜的尖晶石基質近紅外長余輝發光材料ZnGa₂O₄:Cr³⁺。因為在尖晶石ZnGa₂O₄中，富含由于Zn和Ga格位互換的反位缺陷。正是由于這種反位缺陷起到了用于存儲載流子的陷阱作用，才使改材料具有較好的余輝強度與余輝時間，但是離實際應用仍有很大距離。本專利基于尖晶石和反尖晶石組合而成的混合尖晶石，將有更多格位互換情況，提出構建一種可同時摻雜多種元素的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料。在該材料中會獲得豐富而可調的反位缺陷，即更多的用于儲存載流子的陷阱，從而實現更好的余輝性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料及其制備方法，該材料成本低、工藝簡單、余輝性能好，在250nm-650nm范圍內能夠有效的激發，發光波長范圍位于 600-850nm之間的紅色到近紅外波段。

一種Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料，其特征在于，此發光材料的化學表達式為：

Zn_aGa_a(2-x)-yAl_yMg_2-zCa_zSn_1-bGe_bO_4+4a:xCr³⁺

式中：0＜a≤20，0≤b≤1，0.001≤x≤0.1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.1。

所述的一種Cr³⁺摻雜的混合尖晶石基質近紅外長余輝發光材料，其特征在于0.1≤a≤10，0.002≤x≤0.03，0.3≤b≤0.7，0.05≤y≤0.1， 0.01≤z≤0.05。