[发明专利]一种近红外硅锗酸盐长余辉发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种近红外硅锗酸盐长余辉发光材料及其制备方法，该发光材料的化学式为BaSi_1.5Ge_2.5‑xO₉：xCr³⁺。按该化学式中各原料的化学计量比，分别称取各原料，Ba通过碳酸盐、氧化物或硝酸盐引入，Si、Ge、Cr均过各自的氧化物引入；将各原料混合后，加入Li₂CO₃，充分混合研磨，得原料粉末；该原料粉末中Li₂CO₃的质量分数为3%。在氮气气氛和一定温度下保温，随炉冷却至室温，研磨，制得近红外硅锗酸盐长余辉发光材料。该制备方法具有余辉时间长、强度高、光谱覆盖范围广等优点的近红外长余辉发光材料，制备方法简便，无废水废气排放，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于近红外发光材料技术领域，涉及一种Cr³⁺掺杂的近红外长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光是指一种材料在被光源（可见光、紫外线、X射线等）激发后产生的可见光或者近红外区域的长时间发光。这种发光的持续时间从几微秒到几天不等。通常认为这种长余辉发光现象是由于被陷阱俘获的电子在热激发下缓慢释放所致。这种现象已经被广泛应用在了安全指示、仪器仪表显示、生物成像、夜视侦查等领域。早先的长余辉发光材料是集中在可见区域的，其研究和制备已经基本成熟，可以满足实际应用的需求。但在近红外发光领域，近红外长余辉材料的种类十分稀有，且大部分材料的余辉性能（余辉强度、余辉时间）不够理想，因此寻找新的性能优异的近红外长余辉材料是具有重要的科学与实际意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外硅锗酸盐长余辉发光材料，其发光波长650nm～1200nm，发射峰位于800nm，余辉时间大于8小时。

本发明的另一个目的是提供一种上述近红外硅锗酸盐长余辉发光材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种近红外硅锗酸盐长余辉发光材料，其化学表达式为BaSi_1.5Ge_2.5-xO₉：xCr³⁺，其中，0.002≤x≤0.02。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述近红外硅锗酸盐长余辉发光材料的制备方法，具体按以下步骤进行：

1）按长余辉发光材料化学表达式BaSi_1.5Ge_2.5-xO₉：xCr³⁺中各化学组成的化学计量比，分别取以下原料：

BaCO_3、BaO或Ba(NO₃)₂；

H₂SiO₃或SiO₂；

GeO₂和Cr₂O₃；

将所取各原料混合，再加入Li₂CO₃粉末充当助熔剂，充分混合研磨，制得原料粉末；

原料粉末中Li₂CO₃的质量分数为3%。

2）将原料粉末置于通入惰性气氛的密闭环境中，以5℃/min的升温速率升温至1000℃～1100℃，焙烧4～6h，冷却至室温，得到煅烧物；

惰性气氛为纯度为99.8%的纯氮气或纯度为99.8%的纯氩气。

3）研磨煅烧物，制得近红外硅锗酸盐长余辉发光材料。