一种含镱的近红外超长余辉镓酸盐发光材料及制备方法技术

一种含镱的近红外超长余辉镓酸盐发光材料及制备方法，属于近红外发光材料技术领域。其化学通式为La1‑

【技术实现步骤摘要】
一种含镱的近红外超长余辉镓酸盐发光材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料及制备方法，属于近红外发光材料


技术介绍

[0002]长余辉发光材料是一种蓄光材料，材料在外界光刺激条件下，即使撤掉激发光源后，材料仍然能够缓慢释放光子。近年来，长余辉发光材料在生物成像、光信息存储、标记物示踪等方面取得蓬勃发展。目前长余辉材料主要集中在可见光部分，例如绿色SrAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
，蓝色CaAl2O4:Eu
2+
,Nd
3+
，橙色Sr3SiO5:Eu
2+
,Nd
5+
，红色Y2O2S:Eu
3+
,Mg
2+
,Ti
4+
，然而近红外波段的长余辉材料相对匮乏。
[0003]从相对视敏函数可知，人眼对不同波长的光敏感程度不同，尤其在700nm光以后，肉眼对光谱的敏感程度急剧降低。相比较于可见长余辉发光材料，近红外长余辉发光材料在标记物示踪、红外夜视、定位、国防、军事等方面表现出不可替代的作用。红色硫化物长余辉材料的化学稳定性差，且发射光谱波长短。目前主流的近红外长余辉发光材料大多采用Cr
3+
作为发光中心，其中又以ZnGa2O4:Cr
3+
为代表，然而近红外长余辉材料的余辉性能远不及可见光长余辉材料。
[0004]本专利技术的目的在于得到一种含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料，其中掺杂Cr
3+
作为发光中心，而Yb
3+
作为余辉发光的电子陷阱，而且该材料具有比ZnGa2O4:Cr
3+
更优异的长余辉发光性能。
[0005]本专利技术提供一种含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料，是一种含Cr
3+
和Yb
3+
共掺杂的镓酸盐，材料具有与LaMgGa
11
O
19
相同的磁铅石结构。飞利浦公司首先发现了具有磁铅石结构的镧镁铝镓酸盐，并掺杂Mn
2+
实现了绿光发射(Luminescence of Mn
2+
in SrGa
12
O
19
,LaMgGa
11
O
19
,and BaGa
12
O
19
,J.Verstegen等，Journal of Solid State,1972年，弟7卷，第468
‑
473页。随后在文献CN87104688A公开了Cr
3+
掺杂的LaMgAl
11
O
19
的单晶，用作激光器，同时文献(Highly efficient near
‑
infrared phosphor LaMgGa
11
O
19
:Cr
3+
,S.Liu等，Inorganic Chemistry Frontiers，2020年，第7卷，第1467
‑
1473页)报道了Cr
3+
掺杂的LaMgGa
11
O
19
粉末的近红外发光性能，然而前面两个案列都只涉及稳态发光，这与长余辉发光有着本质的区别。长余辉发光是电子受激跃迁至激发态后，被材料内的缺陷所捕获，移除激发光源过后，电子由缺陷缓慢释放出来，跃迁回基态并放出光子，因此缺陷密度和陷阱深度在长余辉发光中扮演着重要角色。
[0006]本专利技术人员已申请保护Cr
3+
在镓酸盐磁铅石中的长余辉(一种Cr
3+
掺杂的近红外长余辉发光材料及制备和应用方法，申请号201911074471.6)，然而磁铅石基质本身能提供的缺陷有限，这导致Cr
3+
单掺杂的镓酸盐磁铅石余辉性能有限。因此为实现更加优异的长余辉发光性能，需要人为引入更多的缺陷能级。基于此，本专利技术采用Yb
3+
作为电子陷阱，在50
‑
150摄氏度出现明显的源于Yb
3+
的热释光峰，极大地提升了Cr
3+
的长余辉发光性能。同时Al
3+
部分替代Ga
3+
可以实现余辉陷阱深度的可调，进而调节材料的余辉性能。该专利技术制备得到的
长余辉材料具有比目前报道最好的ZnGa2O4:Cr
3+
更优异的长余辉发光性能。且材料制备简单，可一次高温烧结而成，易于技术推广

技术实现思路

[0007]为了克服现有近红外余辉发光材料的不足，本专利技术提供一种含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料，其特征在于，是一种含Cr
3+
和Yb
3+
共掺杂的镓酸盐，具有与LaMgGa
11
O
19
相同的磁铅石结构，利用Yb
3+
作为电子陷阱，Cr
3+
作为发光中心，余辉时间超过10小时。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供这种具有磁铅石结构的近红外超长余辉发光材料的制备方法，该材料制备方法简单，可一次高温烧结而成，易于批量工业化生产。
[0009]一种含镱的近红外超长余辉镓酸盐发光材料，其特征在于，属于Cr
3+
和Yb
3+
共掺杂的镓酸盐，具有一般的化学通式La1‑
y
AGa
11
‑
x
‑
z
Al
z
O
19
:xCr
3+
,yYb
3+
，A为+2价元素Zn、Mg中的一种或两种，0.0001≤x≤1，0.0001≤y≤1，0≤z≤5，所述的近红外超长余辉发光材料为磁铅石结构，具有与LaMgGa
11
O
19
相同的空间晶体结构，空间群为P 63/mmc。
[0010]进一步地，所述Yb
3+
和Cr
3+
共掺杂，其中掺杂Yb
3+
后的材料，被紫外和可见光激发后，在50
‑
150摄氏度范围出现源于Yb
3+
的热释光峰，余辉强度提升了一个数量级以上，Yb
3+
掺杂量：0.0001≤y≤1。
[0011]进一步地，所述Yb
3+
和Cr
3+
共掺杂，其中掺杂Cr
3+
作为发光中心，发射波长范围为600
‑
1100nm，Cr
3+
掺杂量：0.0001≤x≤1。
[0012]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含镱的近红外超长余辉镓酸盐发光材料，其特征在于，属于Cr
3+
和Yb
3+
共掺杂的镓酸盐，具有一般的化学通式La1‑
y
AGa
11
‑
x
‑
z
Al
z
O
19
:xCr
3+
,yYb
3+
，A为+2价元素Zn、Mg中的一种或两种，0.0001≤x≤1，0.0001≤y≤1，0≤z≤5，所述的近红外超长余辉发光材料为磁铅石结构，具有与LaMgGa
11
O
19
相同的空间晶体结构，空间群为P 63/mmc。2.如权利要求1所述的含Yb
3+
的近红外超长余辉镓酸盐发光材料，其特征在于，Yb
3+
和Cr
3+
共掺杂，其中掺杂Yb
3+
后的材料，被紫外和可见光激发后，在50
‑
150摄氏度范围出现源于Yb
3+
的热释光峰，余辉强度提升了一个数量级以上，Yb
3+
掺杂量：0.0001≤y≤1。3.如权利要求1或2所述的含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料，其特征在于，Yb
3+
和Cr
3+
共掺杂，其中掺杂Cr
3+
作为发光中心，发射波长范围为600
‑
1100nm，Cr
3+
掺杂量：0.0001≤x≤1。4.如权利要求1或2所述的含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料，其特征在于，部分Ga可以被Al替代，替代量：0≤z≤5。5.如权利要求1或2所述的含Yb
3+
的近红外超长余辉发光材料，其特征在于，所述发光材料被紫外和可见光激发后，产生近红外超长余辉发光，余辉时间大于10小时，余辉发射光谱的发射波长范围为600
‑
1100nm。6.一种如权利要求1或2所述的含Yb
3+
的近红外超...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉林，刘胜强，宋振，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：