一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉及其制备方法

本发明涉及无机发光材料，具体涉及一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉及其应用。

背景技术：

1、长余辉发光材料是一种在紫外光、可见光、电子束或者高能辐射停止辐射后，仍然具有余辉发光性能的材料。该类材料可以先储存激发能，在激发源停止辐射后，通过热、光或者机械能刺激将所储存的激发能以光的形式释放，因此又称为储能型发光材料。与依赖于实时激发的荧光材料相比，长余辉材料可以持续几秒、数小时，甚至数天。受益于无需实时激发，长余辉材料的应用领域从传统的应急指示、夜光玩具等方面，延伸到高能射线探测、信息的防伪加密、荧光涂料、荧光探针与医学诊疗等领域中。

2、近年来，随着长余辉材料在生物医学领域及微型器件领域中的发展，研究人员开始致力于开发具有可控的尺寸、更亮的发光及可调谐的激发和发射的长余辉纳米材料，以满足各种应用场景需求，对新型长余辉纳米材料的制备方法和光学性能调控策略的深入总结，以及对未来发展方向和研究挑战的展望具有重要意义。

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钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉及其应用，该荧光粉的化学组成为：gd2(1-x)bi2xcainga3zro12，产品结晶性完好，发光亮度高，荧光寿命短，可被250～310nm之间的紫外光激发，应用于紫外led芯片激发的蓝光转换材料和口腔光固化领域。

2、采用的技术方案为：

3、一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，所述荧光粉的化学组成表示式为：gd2(1-x)bi2xcainga3zro12，其中0≤x＜1；所述荧光粉被250～310nm之间的紫外光激发，发射峰主峰位于430nm，发光峰波长范围为400～650nm。

4、优选的，所述荧光粉在在x-射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为5s。

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钆、铋、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；

10、所述的含有铋元素的原料选自氧化铋和硝酸铋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、一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉在口腔光固化和紫外led芯片激发的蓝光转换材料领域的应用。

18、本发明的钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉利用bi3+在体系中的特殊格位环境，适宜的晶体场强度使得掺杂在gd3+格位上的bi3+离子表现强的超宽蓝光发射。

19、本发明提出的钆钙铟镓锆石榴石基蓝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bi3+，进而得到蓝光长余辉发光。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、(1)本发明钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉在温度低至1100～1250℃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。

22、(2)本发明得到的产品结晶性完好，发光亮度高，荧光寿命短，可被250～310nm之间的紫外光激发，发射峰主峰位于430nm，发光峰波长范围为400～650nm，可用作紫外led芯片激发的蓝光转换材料及口腔光固化领域，以及全光谱健康照明、光学测温等领域。

23、(3)本发明钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉在x-射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为5s，可用于高能射线探测及发光防伪识别领域。

技术特征：

1.一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学组成表示式为：gd2(1-x)bi2xcainga3zro12，其中0≤x＜1；所述荧光粉被250～310nm之间的紫外光激发，发射峰主峰位于430nm，发光峰波长范围为400～650nm。

2.根据权利要求1所述的一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，其特征在于，所述荧光粉在在x-射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为5s。

3.根据权利要求1所述的一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，其特征在于，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；

5.根据权利要求3所述的一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，其特征在于，所述烧结过程中，以7℃/min的速率从室温升温至1100～1250℃，然后保持温度恒定。

6.根据权利要求5所述的一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉，其特征在于，烧结过程升温后保持温度恒定3.5h。

7.如权利要求1-6中任一所述的一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉在口腔光固化和紫外led芯片激发的蓝光转换材料领域的应用。

技术总结本发明涉及无机发光材料技术领域，具体涉及一种钆钙铟镓锆石榴石基蓝光荧光粉及其应用。所述荧光粉的化学组成表示式为：Gd<subgt;2(1‑x)</subgt;Bi<subgt;2x</subgt;CaInGa<subgt;3</subgt;ZrO<subgt;12</subgt;，其中0≤x＜1；所述荧光粉结晶性完好，发光亮度高，荧光寿命短，可被250～310nm之间的紫外光激发，发射峰主峰位于430nm，发光峰波长范围为400～650nm，可用作紫外LED芯片激发的蓝光转换材料及口腔光固化领域等领域。制备时烧结的温度较低，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。在X‑射线辐照结束后发光仍能持续，余辉发光时间为5s，可用于口腔光固化和紫外LED芯片激发的蓝光转换材料等领域。技术研发人员：张海兵,杜发亮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：2024/5/27