[发明专利]一种三价铋离子掺杂钇镥镓铝石榴石紫外长余辉发光材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种三价铋离子掺杂钇镥镓铝石榴石紫外长余辉发光材料及其制备方法，该发光材料基本组成为(Y_1‑xLu_x)₃(Ga_1‑yAl_y)₅O₁₂:zBi³⁺，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0.001≤z≤0.1。本发明还提供了上述紫外长余辉发光材料的制备方法，按照化学计量比称取氧化物原料，研磨混合得到的粉体首先进行低温预烧，然后将预烧后的粉料进行压片，最后再进行高温烧结，制得紫外长余辉发光材料。本发明制备的材料在波长小于290nm紫外光辐照时可以产生中波紫外光发射。当光源移走后，该材料仍能够产生持续紫外发光，发光峰值位于300–320nm之间，发光持续时间大于1h。该紫外长余辉发光材料在光催化、消毒杀菌、防伪以及医用光动力治疗等领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及发光材料的研究，尤其涉及一种三价铋离子掺杂钇镥镓铝石榴石紫外长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

长余辉发光材料，又称蓄光型发光材料，其在高能紫外光或可见光辐照时可以存储部分光能，当辐照停止后，在周围环境的热扰动作用下又能够重新释放能量，表现为持续的自发光现象。长余辉发光的产生主要源于材料中两种重要活化中心的相互作用，即发光中心和陷阱中心。发光中心在外界激发源作用下能够发生激发态到基态的能级跃迁从而产生光发射，而陷阱中心能够在激发过程中存储部分光能并在激发停止后将能量缓慢释放给发光中心；前者决定了长余辉发光材料的发射波长范围，即发光颜色，后者决定了长余辉发光材料的发光强度和余辉时间。因此，在设计长余辉发光材料时，能够在特定波长范围内产生光发射的发光中心以及具有合适陷阱能级深度和分布的基质材料是需要重点考虑的两个关键因素。到目前为止，位于可见光区和近红外光区内各个波段的长余辉材料大都已经被开发出来，典型代表包括Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺和CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺蓝色长余辉发光材料，SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺绿色长余辉发光材料，Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺红色长余辉发光材料以及Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀:Cr³⁺近红外长余辉发光材料。但相比于可见光和近红外长余辉发光材料研究所取得的系列进展，余辉发射波段位于紫外光区(200–400nm)的长余辉发光材料，由于受到基质材料和发光中心的限制，目前的研究和应用相对较少，进展也相对缓慢。目前已有的紫外长余辉发光材料的发射区域主要集中在长波紫外光区(340-400nm)，发射波长范围和余辉时间都还不够理想，限制了紫外长余辉发光材料的应用范围。

发明内容