[發明專利]一種近紅外熒光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110360445.0
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113046080B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 余雪;郭龍超;王婷;王清遠;馮威;王少卿;李子洋;辛成來
• 申請（專利權）人: 成都大學
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明公開了一種近紅外熒光材料及其制備方法，屬于稀土發光材料技術領域。本發明是一種近紅外熒光材料，化學式為La₃Ga_5?xSnO₁₄:xCr³⁺，其中0x≤0.3。本發明的熒光粉為Cr³⁺激活的熒光粉，可發射較亮的近紅外光，并且其化學熱穩定性好、顯色指數高，合成方法簡單、成本低、易于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種近紅外熒光材料及其制備方法，屬于稀土發光材料技術領域。

背景技術

Cr³⁺離子是理想的實現近紅外發射的激活劑離子，這是由于其3d³軌道電子的排布所決定的。Cr³⁺離子可實現窄帶發射的²E→⁴A₂的自旋禁戒躍遷和寬帶發射的自旋允許⁴T₂→⁴A₂躍遷。由于Cr³⁺離子的⁴T₂能級受晶體場強度影響很大，因此，作為激活劑其發光特性往往取決于基質的晶體場環境。目前，僅有少數報道關于Cr³⁺的近紅外發光熒光材料，這些熒光材料主要局限于鎵酸鹽或者鎵鍺酸鹽材料，例如Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺、LiGa₅O₈：Cr³⁺、ZnGa₂O₄：Cr³⁺、MgGa₂O₄：Cr³⁺和La₃Ga₅GeO₁₄：Cr³⁺，這是由于Cr³⁺離子具有很強的取代Ga³⁺格位的能力(八面體配位的類似離子半徑)。

然而，Cr³⁺離子位于700nm的窄帶發射并未見報道，這是因為上述基質不能為Cr³⁺離子提供了強大的晶場環境。迄今為止，近紅外光源主要有鹵鎢燈和超連續譜固態激光器等，它們具有發射光譜范圍較窄、壽命短、能效低、功耗高的缺點。因此，通過由藍色InGaN芯片和寬帶近紅外發射的熒光材料耦合獲得近紅外發光二極管，實現長壽命、低能耗和低成本的器件具有重要的現實意義。

發明內容

針對Cr³⁺離子位于700nm的窄帶發射的缺失問題，本發明提供一種近紅外熒光材料及其制備方法，本發明熒光材料可將可見光轉化為710nm的近紅外光，實現近紅外的窄帶發射，并且熒光材料化學穩定性好、發光強度高、可被紫外和藍光波長能量有效激發。

一種近紅外熒光材料，化學式為La₃Ga_5-xSnO₁₄:xCr³⁺，其中0x≤0.3，可將可見光轉化為710nm的近紅外光，實現近紅外的窄帶發射。

所述近紅外熒光材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將含鎵的化合物、含鉻的化合物、含錫的化合物和含鑭的化合物研磨混勻得到混合粉料；

(2)將步驟(1)的混合粉料置于溫度為1100-1450℃、空氣氛圍中煅燒4-8h，冷卻至室溫，研磨即得近紅外熒光材料；

所述步驟(1)研磨時加入乙醇，乙醇的加入量為含鎵的化合物、含鉻的化合物、含錫的化合物和含鑭的化合物的總質量的3-4倍；

所述含鎵的化合物為碳酸鎵、硝酸鎵、氯化鎵、氧化鎵、氫氧化鎵、草酸鎵或醋酸鎵；

所述含鉻的化合物為碳酸鉻、硝酸鉻、氯化鉻、氧化鉻、氫氧化鉻、草酸鉻或醋酸鉻；