[发明专利]Cr3+

说明书

本发明涉及一种Cr³⁺、Bi³⁺双掺杂镓酸盐长余辉荧光粉材料及其制备方法。首先按照化学计量比将锌、稼、铬、铋的硝酸盐溶于水中，然后加入叔丁胺调节溶液的pH至碱性，再加入油酸和甲苯进行水热反应，固液分离即可。通过上述方法制得的荧光粉材料化学式为Zn_0.97Ga_(2‑x‑y)O_3.97:xCr³⁺,yBi³⁺，0.01≤x≤0.02，0.01≤y≤0.03，其平均粒径约为8nm，形貌为类球形颗粒。该双掺杂荧光粉材料在漫反射光谱中350nm、350‑470nm和470‑650nm处的吸收带强度得到明显增强，可被穿透生物组织能力更强的红光有效激发，能够进行体内充电并随时成像，可作为探针应用于生物医学成像领域。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，具体涉及一种Cr³⁺、Bi³⁺双掺杂镓酸盐长余辉荧光粉材料及其制备方法和在生物医学成像方面的应用。

背景技术

无机荧光粉材料通常具有高亮度、低能耗、高稳定性以及长余辉寿命等优点，在白光LED器件、显示照明、太阳能电池、测温和生物光学成像等诸多领域应用广泛。在生物光学成像领域，传统的无机荧光粉材料在生物组织中表现出余辉衰减快、重复激发难度大等缺点，常被用作激发光源的紫外光和蓝光在生物组织中也存在高衰减、弱渗透和成像深度不足等问题，此外在原位激发时生物体内组织自发产生的荧光也会影响信息的获取，以上这些缺点都会降低无机荧光粉的生物光学成像效果。当前用于生命科学的生物成像技术不仅需要长时间光学成像，更需要实时成像、多次成像。因此在紫外光和蓝光之外，研究出可被橙红光有效激发的长余辉无机荧光粉并将其用于生物成像领域必然具有重要意义。

近年来，已有科研工作者开发了一系列无机荧光纳米粒子(如ZnGa₂O₄:Cr³⁺)，这些纳米粒子可以被橙红色发光二极管(Light Emitting Diode，LED)激活并持久发光，从而避免了紫外光、蓝光激发光源普遍存在的生物组织内高衰减、成像深度不足等缺点。然而现有公开报道的ZnGa₂O₄:Cr³⁺无机荧光粉材料也存在一些缺点，例如在红色波段的吸收带强度较低、发光效率不高、长余辉性能较差等，这些缺点和不足限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有ZnGa₂O₄:Cr³⁺无机荧光粉材料存在的上述问题，通过双相水热法实现了ZnGa₂O₄的Cr³⁺、Bi³⁺双掺杂，由此制得的无机荧光粉材料性能突出，尤其是光致发光和长余辉发光波长很好的匹配了生物第一透明窗口，在生物光学成像领域有较好的应用前景。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种Cr³⁺、Bi³⁺双掺杂镓酸盐长余辉荧光粉材料，其化学式为Zn_0.97Ga_(2-x-y)O_3.97:xCr³⁺,yBi³⁺；其中0.01≤x≤0.02，0.01≤y≤0.03。

进一步的，所述荧光粉材料的形貌为类球形颗粒，其粒径为(5-10)nm。