[发明专利]一种近红外长余辉荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近红外长余辉荧光粉及其制备方法，属于发光材料领域。 

背景技术

长余辉发光材料简称长余辉材料，又被称为蓄光型发光材料、夜光材料，其本质上是一种光致发光材料，它是一类吸收能量如可见光，紫外光，X-ray等，并在激发停止后仍可继续发出光的物质，它能将能量储存在能陷里，是一种具有广泛应用前景的材料。固体掺杂的发光材料在实际中应用广泛，目前在光照明、印刷、发光装饰、及夜光标记等领域已经得到了很好的发展。在现阶段的实际生产中，一方面，蓝色和绿色长余辉发光材料的化学稳定性、发光性等都基本满足实用需求。另一方面，相对可见光范围的长余辉发光而言，近红外（700-2500nm）长余辉发光材料研究较少，技术发展相对滞后。含硫的近红外长余辉材料虽然有较好的亮度和余辉时间，但是却易于氧化和水解，这制约了它的进一步发展。而对于其他一些如Pr³⁺激活的钛酸盐或者是Mn²⁺激活的磷酸锌等制成的荧光粉，发光强度和余辉时间更是远远达不到实用的要求。ZnGa₂O₄是一种优异的基质发光材料，基质对紫外光和近紫外有强烈的吸收，在该基质中加入Cr³⁺离子可以得到近红外的发光材料。但是只是掺入Cr³⁺离子得到的余辉效果却并不理想。当在其中同时掺入Nd³⁺后余辉性能的到明显的改善，主要是因为引入Nd³⁺离子的使基质中的缺陷浓度得到很大提高。这些缺陷在基质中作为一种载流子陷阱。受到激发的载流子，落入陷阱中被困住，然后慢慢得到释放，就产生了余辉的效果。荧光粉中掺入适量的Nd³⁺可以增加这种陷阱的数量，从而达到增强余辉的能力。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，研制出一种硬度小、粒度细、结晶程度高而且具备良好发红光效果和余辉性能的长余辉发光材料。 

本发明采用以下技术方案实现。 

本发明提供的一种近红外长余辉荧光粉，其表达式为： 

ZnGa₂O₄：aCr³⁺：bNd³⁺,  以ZnGa₂O₄为基质，

其中a=0.01，0.01≤b≤0.05。

本发明还提供一种所述的近红外长余辉荧光粉的制备方法：包括以下步骤： 

（1）将纯度不小于99.99%的高纯氧化物ZnO、Ga₂O₃ 、Cr₂O₃、Nd₂O₃分别按以下摩尔比称量：

                 ZnO                        1

                 Ga₂O₃                             1

                 Cr₂O₃                           0.005

                 Nd₂O₃                       0.005~0.025

（2）上述材料混合后，研磨1小时以上，达到混合均匀；

      （3） 研磨后的混合物放入坩埚，然后放到高温炉中，启动高温炉，让混合物进行高温固相反应，整个过程按如下进行：

     设置升温时间和温度，其中时间为6小时，温度为1400°C ；

     设置保温时间6小时；

     设置降温时间5小时，温度从1400°C 降到800°C ；

     然后800°C自然降温到室温；

     （4）煅烧后取出，再次放到研钵中研磨成粉末状荧光粉，得到以ZnGa₂O₄为基质的近红外长余辉荧光粉。

本发明的有益效果是：