[发明专利]Mg2+

说明书

本发明属于材料科学领域，公开了Mg²⁺/Ge⁴⁺取代Ga³⁺的掺Cr³⁺镓酸锌基近红外长余辉材料及制备方法。采用溶胶凝胶法，添加一定的络合剂，使用Mg²⁺/Ge⁴⁺离子对取代Ga³⁺产生更多的陷阱，通过700～1400℃的煅烧，获得的近红外长余辉纳米荧光粉ZnGa_2‑x(Mg²⁺/Ge⁴⁺)_xO₄:yCr³⁺尺寸较小，具有分散性良好，均匀性优异，发光性能好，余晖时间长等优异性能，能够很好地应用于生物成像领域。本发明操作简单，成本较低，绿色环保，为新型商业荧光粉的制备展示了良好的理论基础，其具有极高的指导意义和应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种Mg²⁺/Ge⁴⁺取代Ga³⁺的掺Cr³⁺镓酸锌基近红外长余辉材料及制备方法。

背景技术

长余辉荧光材料是吸收可见光、紫外光、X射线等能量并储存起来的材料，可在切断能量后仍可继续发光，又可被称为蓄光型发光材料或者夜光材料。长余辉材料能将能量储存在陷阱里，当停止对材料光激发后，伴随着持续发光的现象。由于这一显著的特点，长余辉材料在照明、应急指示、光能储蓄、探测、交通和军事等领域开始应用。随着长余辉纳米尺寸材料的出现，在生物与医学成像领域，生物医学传感和成像可以实现“免原位激发”，具有巨大的应用前景。掺Cr³⁺的镓酸锌基荧光材料优异的长余辉特性不仅满足了长荧光寿命、可在体外激发体内免激发的条件，同时其荧光发射波长范围适于“近红外医疗窗口”这一重要条件，因此成为活体荧光成像应用潜在的荧光材料。最近发展的近红外长余辉材料多采用固相法和水热法来制备，相比于溶胶凝胶法，固相法制备的颗粒粗大，不易进入生物体内，水热法制备的颗粒虽然细小，但其发光强度和余辉时间不能满足生物体内长时间观察的要求。

发明内容

本发明提供一种制备近红外长余辉材料的方法，采用溶胶凝胶法，通过 Mg²⁺/Ge⁴⁺离子对取代Ga³⁺产生更多的陷阱，获得发光效率高、余晖时间长、尺寸均匀的新型近红外长余辉材料，并且通过控制Mg²⁺/Ge⁴⁺和Cr³⁺掺杂量，可以调控其发光强度。

本发明的技术方案：

一种Mg²⁺/Ge⁴⁺取代Ga³⁺的掺Cr³⁺镓酸锌基近红外长余辉材料的制备方法，包括步骤如下：

步骤1：将EDTA即乙二胺四乙酸和GeO₂加入Zn(NO₃)₂溶液、Mg(NO₃)₂溶液、Ga(NO₃)₃溶液和Cr(NO₃)₃溶液的混合溶液中，并滴入氨水搅拌，令EDTA 和GeO₂完全溶解在混合溶液中；最终获得的混合溶液中Zn²⁺:Ga³⁺:Mg²⁺:Ge⁴⁺:Cr³⁺的摩尔比为1:(2-2y-x):x/2:x/2:y，其中0x≤2，0.001≤y≤0.01；设Zn²⁺、Ga³⁺、Mg²⁺、 Ge⁴⁺、Cr³⁺的总摩尔量为M，EDTA的摩尔数与M比值为n＝1～3；

步骤2：将步骤1获得的混合溶液转移至水浴锅中，在70～90℃的水温下搅拌4～8h，溶液形成凝胶状态；