[发明专利]一种铝酸盐基的近红外长余辉发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝酸盐基的近红外长余辉发光材料及其制备方法。该发光材料的化学表达式为:Zn_1+xAl_2‑2xGe_xO₄:yCr³⁺，是由ZnO、Al₂O₃、GeO₂、和Cr₂O₃材料按摩尔比1+x：2‑2x：x：y制成，其中x的值为0.05～0.6，y的值为0.1％～3％。本发明掺杂Cr离子的铝酸盐基近红外长余辉发光材料，采用Zn_1+xAl_2‑2xGe_xO₄作为基质，经紫外‑可见光辐照后具有强近红外长余辉发射特性，余辉发射峰位于～690nm，余辉发光肉眼可见，并且余辉时间长，超过120个小时以上。同时，经过紫外‑可见光辐照后的发光粉在980nm波长的光激发下，还能获得光激励长余辉发光。

技术领域

本发明涉及发光材料的技术领域，具体涉及一种铝酸盐基的近红外长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光材料是一类在外界光源照射下能储存光能，并在停止激发后以光的形式释放能量的功能材料。近三十多年来长余辉材料被广泛运用于应急标志与指示、仪表显示、弱光照明、生物成像等领域。大部分长余辉材料的研究主要集中在蓝色、绿色长余辉材料，其中最有代表性的是蓝色长余辉材料CaAl₂O₄:Eu²⁺，Nd³⁺和绿色长余辉材料SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺。相较而言，关于性能优异的近红外长余辉材料的报道比较少，而且现有制备的近红外长余辉材料也没能达到与蓝色、绿色长余辉材料相比拟的亮度。

2007年，Chermont等人第一次提出把近红外长余辉纳米材料作为荧光探针应用于生物成像。近红外长余辉材料具备荧光探针所有必须满足的特性：首先，其发光波长落在生物透过窗口(650-900nm和1000-1400nm)；其次，其体内自激发体外探测，可避免生物体组织的荧光，具有较大的信噪比。目前以Cr³⁺离子掺杂为代表的近红外长余辉材料展现了优越的光学特性，但是目前适合Cr³⁺掺杂的基质较少，基本都集中在镓酸盐这一类材料。然而，镓在地壳中的含量极少，以镓酸盐作为基质成本较高，因此，探索以非镓酸盐作为基质的高效近红外长余辉材料具有重要的基础和应用研究意义。

发明内容

针对现有技术中存在的以上问题，本发明的目的在于提供一种亮度高、余辉时间长(超过120个小时)的以铝酸盐基作为基质的高效近红外长余辉材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种铝酸盐基的近红外长余辉发光材料，该材料的化学表达式为:Zn_1+xAl_2-2xGe_xO₄:yCr³⁺，式中x表示0.05～0.6的摩尔值，y表示Cr离子的掺杂剂量为0.1％～3％的摩尔值。

本发明一种铝酸盐基的近红外长余辉发光材料的制备方法，其具体步骤如下：

步骤一：将ZnO、Al₂O₃、GeO₂、和Cr₂O₃材料按摩尔比1+x：2-2x：x：y混合均匀得到混合料，其中，x的值为0.05～0.6，y的值为0.1％～3％；

步骤二：将混合料置于坩埚中，放入高温炉，在空气气氛中预烧，预烧温度为900～1000℃，预烧时间为1-3个小时，然后自然冷却到室温；