[发明专利]一种基于离子掺杂的长余辉纳米材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种长余辉纳米材料及基于离子掺杂进行尺寸和光谱调控的长余辉纳米材料制备方法，属发光材料领域。

背景技术

长余辉是指激发光源移除后发光仍能保持数秒到数小时的光学现象。长余辉材料可以将激发光能量储存起来，在移除激发光源后缓慢地把这些储存的能量以辐射的形式释放出来。相比于传统荧光材料，长余辉材料具有超长的发光寿命、良好的光稳定性和化学稳定性。由于长余辉材料发光强度高、颜色可调，因此被广泛用于显示、照明和生物成像等领域。例如，长余辉材料被广泛用在消防应急系统和安全指示系统等方面，表现出节能、成本低、安全系数高等特点；长余辉材料也在长时间活体成像和生物示踪等研究中被大量使用，获得了超高的成像灵敏度。

虽然长余辉具有广阔的应用前景，但目前长余辉材料在合成上仍然面临一些挑战。一方面，长余辉材料缺少在纳米尺度的尺寸精确调控方法。当前大部分于长余辉纳米材料是通过“自上而下”的方法合成的，例如通过研磨将块体材料纳米化。这种方法得到的长余辉纳米材料尺寸形貌不均一、分散性差且难于进行表面修饰。目前直接由“自下而上”方法合成的长余辉纳米材料的报道非常少，更没有对长余辉纳米材料尺寸进行精确调控的方法。另一方面，传统长余辉材料都必须用高能量的紫外线、X-射线甚至是γ-射线激发，这是因为激发光能量需高于基质材料的带隙宽度能量。由于太阳光中紫外线所占比例较小，故传统长余辉材料不能被太阳光激发，而紫外线和X-射线等激发光源会消耗大量的能量而且存在较大的安全隐患，因此限制了长余辉材料在照明方面的应用。此外，紫外线、X-射线和γ-射线不仅会对生物组织造成严重的光损伤，而且组织穿透能力有限，因而限制了长余辉材料在生物成像方面的应用，因此，发展长余辉纳米材料的尺寸调控方法并增强长余辉纳米材料被可见光激发的效率对推进长余辉材料在显示、照明和生物成像等领域的应用是非常重要的。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种对长余辉纳米材料进行尺寸和光谱调控的方法，以得到尺寸可调控并在可见光激发下产生亮度高、持续时间长的长余辉纳米材料。

本发明提供一种基于离子掺杂进行长余辉纳米材料尺寸和光谱调控的方法。

本发明提供的技术方案具体如下：

一种长余辉纳米材料，其表达式为Zn_1+xGa_2-2xGe_xO₄:0.75％Cr，其中，0≤x≤0.5。

所述的长余辉纳米材料的颗粒尺寸为7nm～80nm。

所述的长余辉纳米材料成分组成为ZnGa₂O₄:0.75％Cr时，颗粒尺寸为7nm；

所述的长余辉纳米材料成分组成为Zn_1.1Ga_1.8Ge_0.1O₄:0.75％Cr时，颗粒尺寸为9nm；

所述的长余辉纳米材料成分组成为Zn_1.2Ga_1.6Ge_0.2O₄:0.75％Cr时，颗粒尺寸为14nm；

所述的长余辉纳米材料成分组成为Zn_1.3Ga_1.4Ge_0.3O₄:0.75％Cr时，颗粒尺寸为22nm；

所述的长余辉纳米材料成分组成为Zn_1.4Ga_1.2Ge_0.4O₄:0.75％Cr时，颗粒尺寸为32nm；

所述的长余辉纳米材料成分组成为Zn_1.5GaGe_0.5O₄:0.75％Cr时，颗粒尺寸为80nm。