Synthesis and Luminescence Properties of Cr，In Co-doped Small Size MgGa2O4 Near-infrared Persistent Luminescence Nanoparticles

doi:10.7503/cjcu20210850

Abstract

Abstract:

Cr， In co-doped MgGa₂O₄ persistent luminescence nanoparticles（PLNPs） with small-size were prepared by ethylene glycol assisted co-precipitation. The influence of Cr，In co-doping and calcination temperature on the MGO crystal structure， afterglow luminescence properties and size were further investigated. The results showed that the optimal Cr，In co-doped concentrations were 0.3% and 0.02%， respectively， and the samples belonged to Fd3m space group， Cr，In co-doping had no effect on the structure of the samples. The PLNPs had a good water dispersibility with an average particle size of （8.61±2.23） nm and the optimum calcination temperature of 700 ℃. Moreover， the afterglow decay life was prolonged by In doping， and the average luminescence life（τ_av） of the afterglow decay fitting curves increased from 49.33 s to 52.89 s with the QY increased to 44.9%. The activation energy（E_a） was （0.36±0.04） eV. The PLNPs had a good thermal stability， and the trap depth was 0.696 eV. Moreover， the PLNPs had three excitation bands at 260， 410 and 600 nm， respectively， which indicated that UV light， blue-green light and red light could be excited， and the emission wavelength was all at 705 nm， belonged to the ²E（²G）→⁴A₂（⁴F） transition of Cr³⁺. Therefore， the PLNPs had a great potential application value in red LED lamps， optical storage devices and biomedical fields.

Key words: Co-precipitation, Small-size, Cr, In co-doping, Persistent luminescence nanoparticles

CLC Number:

O614

TrendMD:

SUN Xuefeng, RENAGUL Abdurahman, YANG Tongsheng, YANG Qianting. Synthesis and Luminescence Properties of Cr，In Co-doped Small Size MgGa₂O₄ Near-infrared Persistent Luminescence Nanoparticles[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(4): 20210850.

Figures/Tables 18

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Sample	τ₁/s	τ₂/s	τ₃/s	τ_av/s
MGO∶0.3%Cr	12.08	36.32	134.27	49.33
MGO∶0.3%Cr，0.02%In	10.61	43.28	220.62	52.89

Sample	τ₁/s	τ₂/s	τ₃/s	τ_av/s
MGO∶0.3%Cr	12.08	36.32	134.27	49.33
MGO∶0.3%Cr，0.02%In	10.61	43.28	220.62	52.89

Element	w^a （%）	w^a （%） Error value	w^b （%）
O	29.18	0.40	30.7324
Mg	10.53	0.24	9.0339
Cr	0.14	0.07	0.1429
Ga	59.95	0.42	60.0706
In	0.20	0.14	0.0202
Total：	100.00		100.00

Element	w^a （%）	w^a （%） Error value	w^b （%）
O	29.18	0.40	30.7324
Mg	10.53	0.24	9.0339
Cr	0.14	0.07	0.1429
Ga	59.95	0.42	60.0706
In	0.20	0.14	0.0202
Total：	100.00		100.00

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