近红外长余辉发光材料是一种新型的发光材料,具有低自发荧光、深组织穿透能力、少背景散射以及高光学稳定性和化学稳定性等优点,使其在生物成像领域备受关注。Cr³⁺离子是近红外长余辉发光材料常用的激活离子,其所掺杂的体系多数为镓酸盐材料。为了扩宽Cr³⁺掺杂近红外长余辉发光材料的种类以及更好地研究长余辉发光机制,本文设计了三种新型的Cr³⁺掺杂钛酸盐体系（Mg₂TiO₄、MgTiO₃、Gd₂Ti₂O₇）近红外长余辉发光材料,并对其进行表征、测试。采用高温固相法合成了Mg₂TiO₄:Cr³⁺近红外发光材料,样品在紫外-可见光的激发下,呈现出650-1000 nm范围的近红外宽带发射,处于生物窗口（650-950nm）,在生物成像有潜在应用。通过在Mg₂TiO₄:Cr³⁺样品中引入Zn²⁺,产生固溶体（Mg,Zn）₂TiO₄:Cr³⁺,增强了近红外光发射和长余辉性能。通过余辉衰减曲线和热释光曲线分析研究,表明Zn²⁺的掺杂增加了缺陷,从而增强了长余辉性能。因此,合成固溶体的非镓酸盐体系对提高近红外长余辉性能提供了思路。采用高温固相法制备了Cr³⁺掺杂MgTiO₃近红外发光材料,室温下可得到宽的激发带（290-710 nm）和发射带（700-1050 nm）,样品的激发波长和发射波长可以同时处于同一窗口（生物窗口）,同时该材料还表现出良好的余辉性能,表明该材料在生物医学领域有潜在的应用。进一步研究了共掺杂Sb³⁺对样品近红外和长余辉性能的影响,结果表明后共掺杂Sb³⁺样品的近红外荧光强度增强了2倍,然而,Sb³⁺的掺入引起了浅陷阱浓度的降低,使得样品发生了余辉猝灭。本实验初步报道了Sb³⁺离子能作为Cr³⁺的敏化剂,并进一步提高Cr³⁺近红外发光性能。采用高温固相法合成了Gd₂Ti₂O₇:Cr³⁺和Gd₂Ti₂O₇:Cr³⁺,Sb³⁺近红外发光材料,XRD图谱分析表明所制备样品的主相为Gd₂Ti₂O₇,在371 nm的激发下,所有样品在700-1000 nm范围内具有强的宽谱发射。共掺杂Sb³⁺后样品的近红外荧光强度增强了2倍。通过余辉衰减曲线和热释光曲线研究表明,Sb³⁺的掺入增大了缺陷浓度,使得样品余辉时间增加。此外,Gd³⁺具有高的顺磁弛豫性,因此含Gd³⁺的材料通常是T₁-阳性造影剂,本实验将近红外长余辉发光材料与其他模态成像的造影剂结合,为制备用于多模态成像的新型近红外长余辉材料提供了实验基础。