一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料，其结构通式为Gdx‑mGay‑nO(1.5x+1.5y):nCr,mNd，其中，1≤x≤3，1≤y≤7，0.00.1≤n≤0.02，0.001≤m≤0.02。本发明还公开了上述近红外长余辉材料的制备方法。本发明的近红外长余辉材料发射出650～1400nm波段的近红外长余辉，其发射峰分别位于710nm和1064nm，并都具备一定的余辉发光时间。

权利要求

1.一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料，其特征在于，其结构通式为Gdx-mGay-nO(1.5x+1.5y):nCr,mNd，其中，1≤x≤3，1≤y≤7，0.001≤n≤0.02，0.001≤m≤0.02。

2.权利要求1所述铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称量物料：分别选取含钆化合物、含镓化合物、含铬化合物、含钕化合物为原料，并称量；

(2)物料经研磨混匀后在800～1000℃预烧3～5小时后取出，再次研磨后，于1300～

1500℃烧制3～5小时。

3.根据权利要求2所述的铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述含钆化合物为氧化钆，硝酸钆或氟化钆。

4.根据权利要求2所述的铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述含镓化合物为氧化镓，硝酸镓或氟化镓。

5.根据权利要求2所述的铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述含铬化合物为氧化铬或氟化铬。

6.根据权利要求2所述的铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述含钕的化合物为氧化钕或氟化钕。

说明书

一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种近红外长余辉发光材料，特别涉及一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 长余辉发光现象俗称夜光现象，是一种被高能辐射特别是紫外线辐射而且在辐射停止后仍能持续发光的一种光学现象。自20世纪初长余辉发光现象被发现以来,由于其特殊的发光效果,长余辉材料的发展取得了长足的进展。尤其是近几年来,随着新的长余辉发光材料的不断发现及性能提高,它的应用领域日益广泛,对长余辉发光材料及其发光特征的研究也取得了一些突破性进展。在铝酸盐体系实现了蓝紫、蓝绿、黄绿、黄橙色发光,其中的蓝绿、黄绿两种长余辉材料是目前发光性能最好的长余辉材料。在硅酸盐体系实现了蓝、蓝绿、绿、黄绿、黄色发光,而且化学性质较铝酸盐体系稳定。红色长余辉材料的发展也取得了很大进步,目前在多个体系实现了红色自发光。性能最好的红色长余辉材料发光亮度达到CaS类红色长余辉材料的6倍以上，余辉时间达6-8小时。长余辉材料的应用研究也进展迅速。这类材料在工农业生产、军事、消防和人们生活的许多方面得到广泛应用，如可做成发光涂料、发光油墨、发光薄膜、发光纤维、发光陶瓷、发光塑料等系列夜光产品，应用于建筑装潢、交通运输、军事设施、消防应急以及日用消费品等。

[0003] 但是，目前为止长余辉材料的发光波段大部分停留在可见区域，近红外发光长余辉材料研究的比较少。而长余辉材料有其独特的性能，尤其是在生物透过窗口(650-1400nm),它具有寿命长，低自体荧光，高信噪比，深组织穿透性等优良特性。近红外长余辉材料由于其独特的优势，被认为是荧光标记物在生物第二窗口的最有潜力的替代者。研究近红外长余辉材料对于提高光学成像的分辨率，减弱光干扰作用，分析细胞、组织及其他复杂系统的结构和功能有重大意义。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料，其长余辉发光波长范围位于650nm-1400nm，有两个明显得近红外发射波段，分别位于710nm和1064nm附近。

[0005] 本发明的另一目的在于提供上述铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法。

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0007] 一种铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料，其结构通式为Gdx-mGay-nO(1.5x+1.5y):nCr,mNd，其中，1≤x≤3，1≤y≤7，0.001≤n≤0.02，0.001≤m≤0.02。

[0008] 所述铬、钕共掺的镓酸钆近红外长余辉材料的制备方法，包括以下步骤：

[0009] (1)称量物料：分别选取含钆化合物、含镓化合物、含铬化合物、含钕化合物为原料，并称量；

[0010] (2)物料经研磨混匀后在800～1000℃预烧3～5小时后取出，再次研磨后，于1300～1500℃烧制3～5小时。

[0011] 所述含钆化合物为氧化钆，硝酸钆或氟化钆。

[0012] 所述含镓化合物为氧化镓，硝酸镓或氟化镓。

[0013] 所述含铬化合物为氧化铬或氟化铬。

[0014] 所述含钕的化合物为氧化钕或氟化钕。

[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

[0016] 在镓酸钆中单掺Nd3+，只能实现Nd的荧光，不能实现长余辉，而单掺Cr3+，只能实现710nm附近的长余辉，不能实现1064nm的近红外长余辉。而本发明的共掺Cr和Nd的镓酸钆材料中，既能实现710nm的近红外长余辉，还能实现1064nm附近的近红外长余辉。本发明制备得到的近红外长余辉材料，可以发射出650-1400nm波段的近红外长余辉，其发射峰分别位于710nm和1064nm，并都具备一定的余辉发光时间。本发明的材料两个明显的发射波段都处于近红外区域，更能很好的用于生物标记成像。

附图说明

[0017] 图1为本发明的实施例1制备的样品的近红外发射光谱及激发光谱。

[0018] 图2为本发明的实施例1制备的样品的近红外长余辉发射光谱。

[0019] 图3为本发明的实施例1制备的样品的近红外长余辉发光衰减曲线。

[0020] 图4为本发明的实施例1制备的样品的可见-近红外长余辉发射光谱。

[0021] 图5为本发明的实施例2制备的样品的近红外长余辉衰减曲线。

[0022] 图6为本发明的实施例3制备的样品的近红外长余辉衰减曲线。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0024] 实施例1

[0025] 按照以下成分：GdGa3O6:0.001Cr,0.001Nd,即以GdGa3O6为基体，掺杂0.1mol％的Cr和0.1mol％的Nd；分别称取氧化钆、氧化镓、氧化铬、氧化钕，经研磨混匀后在1000℃预烧3小时后取出，再次研磨后，于1500℃烧制3小时。

[0026] 本实施例制备的样品的近红外荧光光谱如图1所示，在460nm的激发下，发出了1064nm的发光，此长余辉是Nd3+的发光。1064nm的发光对应着激发峰如图1左边激发光谱所示。图2显示了长余辉材料在太阳光下照射10min后1分钟的近红外长余辉光谱，表明此种材料具备长余辉特性。图3为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测1064nm的余晖衰减情况，显示了本实施例的材料具备一定时间的可见长余辉。图4是本样品的可见-近红外长余辉发射光谱，显示了本材料同时具备不同波段的长余辉发光。

[0027] 实施例2

[0028] 按照以下成分：Gd3Ga5O12:0.005Cr,0.02Nd,即以Gd3Ga5O12为基体，掺杂0.5mol％的Cr和2mol％的Nd，分别称取硝酸钆、氧化镓、氟化铬、氟化钕，经研磨混匀后在800℃预烧4小时后取出，再次研磨后，于1450℃烧制4小时。

[0029] 图5为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测1064nm的余晖衰减光谱，显示了本实施例的材料具有一定时间的近红外长余辉。

[0030] 实施例3

[0031] 按照以下成分：GdGa7O12:0.015Cr,0.005Nd，即以GdGa7O12的基体，掺杂1.5％mol的Cr和0.5％mol的Nd；分别称取硝酸镓、氧化镓、氧化铬、氧化钕，经研磨混匀后在800℃预烧5小时后取出，再次研磨后，于1500℃烧制5小时。

[0032] 图6为本实施例制备的样品在太阳光下照射10分钟后监测1064nm的余晖衰减光谱，显示了本实施例的材料具有一定时间的近红外长余辉。

[0033] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，如含钆化合物还可为其他常用的含钆化合物；含镓化合物还可为其他常用的含镓化合物；含铬化合物还可为其他常用的含铬化合物；含钕的化合物还可为其他常用的含钕的化合物；其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。