一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉及其应用

本发明属于无机发光材料，具体涉及一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉及其应用。

背景技术：

1、长余辉发光材料是一种具有优秀光学性能的材料，它能够吸收外界的紫外、可见光、高能射线等光辐照的能量并存储起来，当停止照射一段时间后，在一定条件下会将存储的能量以发光的形式缓慢释放出来。离子掺杂型长余辉发光材料是一种重要的光致发光材料，具有制备工艺简单、发光性能稳定、可重复性强等优点，而且可以通过掺杂或共掺杂不同中心离子来实现发光波长的调控，以此来制备不同基质和掺杂离子且发光性能各异的长余辉材料，这也是制备发光材料的重要手段之一。

2、长余辉发光材料已广泛应用于生物医学、传感检测、建筑装饰、信息储存、防伪加密、安全应急指示等方面。近年来，发射波长可调的长余辉纳米材料因为其特殊的光学性质，可以应用于不同的领域而成为研究的热点课题。

3、从长余辉材料的发现到今天经历了几百年时间的发展。多种长余辉发光材料基质被开发，如硫化物、铝酸盐、硅酸盐、镓酸盐体系；不同的发光中心被利用，如稀土离子、过渡金属、重金属离子等。大量新型的长余辉发光材料被研发出来，但是发光强度高、余辉性能较好等性能良好的长余辉材料仍然十分缺乏，很难满足实际应用需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题就是提供一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉及其应用，所述荧光粉发光强度高、余辉发光时间为10s。

2、采用的技术方案为：

3、一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，所述荧光粉的化学组成表示式为：tb2(1-x)gd2xcainga3zro12，其中0≤x＜1；

4、所述荧光粉可被250～325nm之间的宽带和350～380nm之间的窄带激发，最强发射主峰出现在543nm，同时在475～500nm之间具有发光。

5、优选的，所述荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)称量：按化学组成分别称取含有铽、钆、钙、铟、镓和锆元素的原料，其化学计量比为2-2x：2x：1：1：3：1，其中0≤x＜1；

7、(2)研磨：研磨混合均匀，放入反应容器中；

8、(3)烧结：在空气气氛中进行烧结，后冷却到室温，研磨即得所述荧光粉。

9、优选的，所述的含有铽元素的原料选自氧化铽、草酸铽、碳酸铽和硝酸铽中的一种或多种的混合；

10、所述的含有钆元素的原料选自氧化钆、草酸钆、碳酸钆和硝酸钆中的一种或多种的混合；

11、所述的含有钙元素的原料选自碳酸钙、碳酸氢钙和草酸钙中的一种或多种的混合；

12、所述的含有铟元素的原料选自氧化铟；

13、所述的含有镓元素的原料选自氧化镓；

14、所述的含有锆元素的原料选自氧化锆。

15、优选的，所述烧结过程中，以3～7℃/min的速率从室温升温至1100～1250℃，然后保持温度恒定。

16、优选的，烧结过程升温后保持温度恒定3.5h。

17、优选的，所述荧光粉在x-射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为10s。

18、上述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉在口腔光固化、紫外-近紫外led芯片激发的绿光转换材料、高能射线探测及荧光防伪识别领域的应用。

19、本发明提出的铽钙铟镓锆石榴石基长余辉绿光荧光粉中存在合适深度的陷阱，在x-射线辐照结束后陷阱中的能量能够逐渐释放给tb3+，进而得到绿色长余辉发光。

20、本发明提出的绿光长余辉荧光粉，利用钙、铟、镓和锆构建的新型石榴石基质相较于传统的含铝、硅、碱土金属构建的石榴石同构体系而言，其固相合成的反应温度大幅度下降，合成过程无特定压强、气氛要求。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

22、(1)本发明铽钙铟镓锆石榴石基绿光荧光粉可被250～325nm之间的宽带和350～380nm之间的窄带激发，最强发射为543nm窄带绿光，同时在475～500nm之间具有较强的发光。可用于紫外-近紫外led芯片激发的绿光转换材料及口腔光固化领域。

23、(2)本发明得到的产品结晶性完好，发光亮度高，荧光寿命可调，在不同激发波长下的寿命明显不同，可用于荧光寿命防伪识别技术领域。

24、(3)本发明铽钙铟镓锆石榴石基绿光荧光粉在温度低至1100℃条件下经一步烧结，仅需反应3.5h成相，相较于传统铝、硅基的石榴石同构体系而言，其固相合成的反应温度大幅度下降，合成时间短，且合成过程无特定压强、气氛要求，制备过程简便、所需能耗低等优点。

25、(4)本发明铽钙铟镓锆石榴石基绿光荧光粉在x-射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为10s，可用于高能射线探测及发光防伪识别领域。通过调整煅烧温度和时间，可对余辉发光时间进行调整，调整范围在5～30s。

技术特征：

1.一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学组成表示式为：tb2(1-x)gd2xcainga3zro12，其中0≤x＜1；

2.根据权利要求1所述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，其特征在于，所述的含有铽元素的原料选自氧化铽、草酸铽、碳酸铽和硝酸铽中的一种或多种的混合；

4.根据权利要求2所述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，其特征在于，所述烧结过程中，以3～7℃/min的速率从室温升温至1100～1250℃，然后保持温度恒定。

5.根据权利要求4所述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，其特征在于，烧结过程升温后保持温度恒定3.5h。

6.根据权利要求2所述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉，其特征在于，所述荧光粉在x-射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为10s。

7.如权利要求1-6中任一所述的一种铽钙铟镓锆石榴石基绿光长余辉荧光粉在口腔光固化、紫外-近紫外led芯片激发的绿光转换材料、高能射线探测及荧光防伪识别领域的应用。

技术总结本发明属于无机发光材料技术领域，具体涉及一种铽钙铟镓锆石榴石基长余辉绿光荧光粉及其应用。所述荧光粉化学组成表示式为：Tb<subgt;2(1‑x)</subgt;Gd<subgt;2x</subgt;CaInGa<subgt;3</subgt;ZrO<subgt;12</subgt;，其中0≤x＜1，其合成过程无特定压强、气氛要求，具有合成时间短、制备过程简便、所需能耗低等优点。本发明的荧光粉可被250～325nm之间的宽带和350～380nm之间的窄带激发，最强发射为543nm窄带绿光，同时在475～500nm之间具有较强的发光。可用于口腔光固化、紫外‑近紫外LED芯片激发的绿光转换材料领域，在X‑射线辐照结束后发光仍能持续10s，可用于高能射线探测及荧光防伪识别领域。技术研发人员：张海兵,任文受保护的技术使用者：广州医科大学附属口腔医院（广州医科大学羊城医院）技术研发日：技术公布日：2024/5/12