[發(fā)明專利]一種長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811604077.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN109609120B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜艾;張婷;周斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/62
• 分類號(hào): C09K11/62
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠及其制備方法，采用溶膠凝膠法，將三種金屬(Zn，Ga，Cr)的硝酸鹽溶液按一定的摩爾比混合，以聚丙烯酸(PAA)為分散劑，環(huán)氧丙烷(PO)為凝膠促進(jìn)劑，置于室溫凝膠，再經(jīng)乙醇溶劑替換、二氧化碳超臨界干燥，最后馬弗爐煅燒，制備出發(fā)紅光的長(zhǎng)余輝ZnGa₂O₄:Cr³⁺氣凝膠。本發(fā)明中的長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠屬于多孔納米材料，具有高的比表面積，吸附性能較好，且其在紫外光停止照射后，仍然可以持續(xù)發(fā)光，因此在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有較高研究?jī)r(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣凝膠材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

世界因光而絢麗多彩，發(fā)光材料的開發(fā)和應(yīng)用正深刻而美好的改變著我們的生活。作為固體發(fā)光材料很重要的一類，長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究早在19世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始。在激發(fā)后即外界作用停止后發(fā)光不是馬上消失而是逐漸變?nèi)酰@個(gè)過程稱為余輝。長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的體系主要有以下幾種：硫化物體系，鋁酸鹽體系，硅酸鹽體系，鎵酸鹽體系等等。其主要制備方法有高溫固相合成法，水熱合成法，燃燒法，溶膠-凝膠法。長(zhǎng)余輝發(fā)光材料早期研究較多的是ZnS體系發(fā)光材料，但它存在明顯的缺點(diǎn)，如發(fā)光材料的不穩(wěn)定性。

ZnGa₂O₄作為一種自激活型發(fā)光材料，是大家廣泛關(guān)注的鎵酸鹽余輝發(fā)光材料。ZnGa₂O₄是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的一種半導(dǎo)體功能性材料，其晶胞中有許多利于摻雜離子進(jìn)入而形成發(fā)光的間隙，不同的過渡金屬離子或稀土離子的摻入可以得到不同發(fā)光顏色的長(zhǎng)余輝材料。但是，現(xiàn)有的制備方法以檸檬酸為金屬絡(luò)合劑制備長(zhǎng)余輝材料，分散性差，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種合成簡(jiǎn)單、成本低的長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠，該氣凝膠包括ZnGa₂O₄晶體材料以及摻雜在ZnGa₂O₄晶體材料內(nèi)的Cr³⁺，所述ZnGa₂O₄晶體材料與Cr³⁺的摩爾比為1:(0.005～0.01)。Cr³⁺摻雜的以鎵酸鋅為基質(zhì)的化合物，是可以用可見光激發(fā)并發(fā)射近紅外光的長(zhǎng)余輝材料。

一種如上所述的長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硝酸鋅、硝酸鎵和硝酸鉻溶于乙醇中，混合均勻，然后加入去離子水和聚丙烯酸，攪拌均勻，得到混合溶液；

(2)在混合溶液中加入凝膠促進(jìn)劑，攪拌后靜置直至轉(zhuǎn)化成凝膠；

(3)在凝膠表面覆蓋一層乙醇進(jìn)行老化，并每隔一段時(shí)間更換乙醇，然后進(jìn)行二氧化碳超臨界干燥，得到氣凝膠粗品；

(4)將氣凝膠粗品進(jìn)行煅燒，得到所述長(zhǎng)余輝發(fā)光氣凝膠。

本發(fā)明利用聚丙烯酸為分散劑，環(huán)氧丙烷為“質(zhì)子捕獲劑”來制備溶膠，使溶膠粒子的分散性更好更均勻，且避免使用堿催化劑，使實(shí)驗(yàn)過程更為綠色安全。聚丙烯酸作為一種聚合物，具有長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，膠團(tuán)在其支鏈生長(zhǎng)達(dá)到分散目的。而環(huán)氧丙烷作為“質(zhì)子捕獲劑”會(huì)發(fā)生如下的開環(huán)加成反應(yīng)：

因此溶膠會(huì)逐漸偏堿性。ZnGa₂O₄:Cr³⁺長(zhǎng)余輝材料可廣泛應(yīng)用于安全領(lǐng)域，交通領(lǐng)域，軍事領(lǐng)域，建筑領(lǐng)域，電器領(lǐng)域等，由于其多孔性，還可吸附藥物成為發(fā)光探針，被應(yīng)用到生物成像標(biāo)記等領(lǐng)域。

優(yōu)選的，所述的硝酸鋅、硝酸鎵和硝酸鉻的質(zhì)量比為1:1:(0.005～0.01)。