一种基质近红外长余辉荧光粉及其制备方法与流程

本发明红外长余辉荧光材料，特别涉及一种基质近红外长余辉荧光粉及其制备方法。

背景技术：

srsno3具有钙钛矿型结构(abo3)，因为其在陶瓷介质体，气体、湿度传感器、锂离子电池负极材料和光催化剂等方面的广泛应用，越来越受到人们的重视。日本学者mizoguchi等人发现srsno3具有近红外发光，发光波段在950nm左右，这一波段在近红外生物成像等领域有潜在的应用价值。但是没有文献研究srsno3的近红外长余辉发光。

技术实现要素：

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基质近红外长余辉荧光粉，通过ho³⁺掺杂，其余辉强度提高约8倍，余辉时间从7s增加到32s。

本发明的另一目的在于提供一种基质近红外长余辉荧光粉的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基质近红外长余辉荧光粉,发光材料为srsno3，采用ho取代原sr摩尔含量的0.5～1.5％。

x＝0.010。

一种基质近红外长余辉荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按表达通式sr1-xsno3:xho³⁺，分别称取含锶的化合物原料、含锡的化合物原料及含钬的化合物原料；其中元素摩尔比为sr:o:sn:ho＝1-x:3:1:x，其中0.5≤x<1.5％；ho取代晶体中的sr，x表示取代率；

(2)将步骤(1)称取的化合物原料研磨混匀后在氧化性气氛下预烧；

(3)将步骤(2)预烧后的样品取出，研磨混匀后在氧化性气氛下灼烧，温度为1000℃～1300℃，时间为2～7小时；即得到基质近红外长余辉荧光粉。

步骤(2)所述预烧，具体为：预烧温度为600～800℃，时间为2～6小时。

步骤(2)所述氧化性气氛为空气气氛或者氧气气氛。

所述含锶的化合物原料为碳酸锶、氧化锶和氢氧化锶中的任意一种。

所述含锡的化合物原料为氧化锡、氧化亚锡中的任意一种。

所述含钬的化合物原料为氧化钬。

当t＝1200℃，t＝4h，此时发光效果最佳。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的基质近红外长余辉荧光粉，通过ho³⁺掺杂，将余辉强度提高约8倍，余辉时间从7s增加到32s。

(2)本发明的制备条件简单，采用高温固相法，成本低，便于量产。

(3)本发明的基质近红外长余辉荧光粉望在生物成像等领域实现应用。

附图说明

图1为实施例1的配比(1)样品的粉末x-射线衍射光谱。

图2为实施例1的配比(3)样品的余辉光谱。

图3为实施例1的配比(3)样品的余辉强度随时间变化的积分曲线。

图4为实施例1的配比(1)样品的余辉光谱。

图5为实施例1的配比(1)的余辉强度随时间变化的积分曲线。

图6为第1s时实施例1的配比(3)和(1)的余辉光谱。

图7为第1s时实施例1的配比(3)和(1)的余辉和基质的余辉光谱的积分强度对比图。

具体实施方式

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。

实施例1

选取碳酸锶、二氧化锡、氧化钬作起始化合物原料，按各元素摩尔配比，分别称取3种化合物原料，共4组，配比如下：

(1)sr:sn:ho＝1.000:1.000:0.000，对应x＝0.000；

(2)sr:sn:ho＝0.995:1.000:0.005，对应x＝0.005；

(3)sr:sn:ho＝0.990:1.000:0.010，对应x＝0.010；

(4)sr:sn:ho＝0.985:1.000:0.015，对应x＝0.015；

混合物经研磨混匀后，放入刚玉坩埚，然后将坩埚放入高温电炉。精确控制升温速率，样品在800℃预烧2小时。将预烧后的样品取出，再次研磨混匀后，放入坩埚，空气下在1200℃灼烧4小时，随炉自然冷却，即得到钬掺杂的锡酸盐基质的近红外长余辉荧光粉。

图1为本实施例的配比(1)样品的粉末x-射线衍射光谱，谱线采用日本rigakud/max-iiiax射线衍射仪测定，测试电压40kv,扫描速度1.2°/min,测试电流40ma,选用cu-kα1x射线，波长为x射线衍射分析表明配比(1)为srsno3相，属于立方晶系，pm空间群。

图2为本实施例的配比(3)样品的余辉光谱。采用美国海洋光学qe650pro，光纤直径为600μm，积分时间为800ms，可测波长为300～1000nm，激发波长为254nm，激发时间为30s。由图2可知，样品在254nm紫外光激发下具有800-100nm的近红外长余辉。其中有两个肩峰分别位于924nm和968nm。

图3为本实施例的配比(3)样品的余辉强度随时间变化的积分曲线。由图3可知，样品余辉强度在最开始的5s以内有一个快速衰减，5-30s之间衰减速度变缓，余辉时间约32s。

图4为本实施例的配比(1)样品的余辉光谱。所用仪器以及测试条件同图2。由图4可知，样品在254nm紫外光激发下具有800-100nm的近红外长余辉。其中有两个肩峰分别位于924nm和968nm。说明此体系的发光是基质本身的发光。

图5为实施例1的配比(1)的余辉强度随时间变化的积分曲线。由图4可知，样品的余辉衰减和时间在最开始的5s以内有一个粗略的负相关关系，余辉时间约7s。

图6为第1s时实施例1的配比(3)和(1)的余辉光谱。由图5可知，基质和掺ho的余辉峰位一致，均有两个肩峰位于924nm和968nm，说明该余辉来自基质本身。但是在掺杂ho以后，余辉强度明显增强。

图7为第1s时实施例1的配比(3)和(1)的余辉和基质的余辉光谱的积分强度对比图。由图6可知，掺杂以后，基质的余辉强度从857.77增加到6748.17，增大了8倍。

实施例2

选取氧化锶、二氧化锡、氧化钬作起始化合物原料，按各元素摩尔配比sr:sn:ho＝0.990:1.000:0.010，对应x＝0.010；分别称取三种原料，混合物经研磨混匀后，放入刚玉坩埚，然后将坩埚放入高温电炉。样品在800℃预烧2小时。将预烧后的样品取出，再次研磨混匀后，空气下在温度t(t＝1000、1100、1200、1300)灼烧4小时，随炉自然冷却，即得到钬掺杂的锡酸盐基质的近红外长余辉荧光粉。x射线衍射分析表明其为srsno3晶相。荧光粉的光谱性质与实施例1中配比(3)类似，在t＝1200℃时发光最强。

实施例3

选取氧化锶、氧化亚锡、氧化钬作起始化合物原料，按各元素摩尔配比sr:sn:ho＝0.990:1.000:0.010，对应x＝0.010；分别称取三种原料，混合物经研磨混匀后，放入刚玉坩埚，然后将坩埚放入高温电炉。样品在800℃预烧2小时。将预烧后的样品取出，再次研磨混匀后，空气下在温度t(t＝1000、1100、1200、1300)灼烧4小时，随炉自然冷却，即得到钬掺杂的锡酸盐基质的近红外长余辉荧光粉。x射线衍射分析表明其为srsno3晶相。荧光粉的光谱性质与实施例1中配比(3)类似，在t＝1200℃时发光最强。

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，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。