[發(fā)明專利]一種新型鉻摻雜雙硼酸鹽近紅外熒光粉及其制成的光源

在審

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• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113308247A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉信宇;陳廣;韓磊;聶文東;王薇;楊幼明;廖臣興;趙玉磊;鐘奕暉
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C09K11/78;H01L33/50
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本發(fā)明公開了一種新型Cr³⁺摻雜雙硼酸鹽結(jié)構(gòu)近紅外熒光粉及近紅外光源的制備方法。該熒光粉的化學(xué)通式為Y_1?x?bM_x(N_yAlz)_3?a(BO₃)₄:aCr³⁺,bRE(0x1，0≤y1，0≤z＜1，y+z＝1，0a≤0.5，0≤b＜0.2)；其中M為Li⁺、K⁺、Na⁺等中的一種或幾種組合；N為Lu、Ga、Gd、Sc、In等中的一種或幾種組合；RE為Yb³⁺、Nd³⁺、Dy³⁺、Er³⁺、Pr³⁺中的一種或幾種組合；Cr³⁺為發(fā)光離子。制備的熒光粉能夠被藍(lán)光或紫外光有效激發(fā)，封裝后所得近紅外光源有著強(qiáng)的寬帶近紅外發(fā)射，因此可以廣泛應(yīng)用于植物照明和食品檢測等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類應(yīng)用于發(fā)光領(lǐng)域的熒光粉，特別涉及熒光粉轉(zhuǎn)換的近紅外發(fā)光材料及其在植物照明和食品檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近紅外光譜技術(shù)因具有快速、無損傷檢測等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于軍事、食品檢測、醫(yī)療、人臉識別、安防監(jiān)控、無人駕駛和農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。最近，科研人員提出通過集成化、小型化、高效的近紅外光源來檢測肉類、水果和蔬菜的新鮮度和安全性。這種光源具有體積小、節(jié)能、響應(yīng)迅速、高效等優(yōu)點(diǎn)，有望成為運(yùn)用于智能手機(jī)中的一種很有前途的光源。目前，市場上常見的近紅外光源主要有白熾燈、鹵素?zé)簟⒓t外發(fā)光二極管等。然而，基于(鋁，鎵)砷的近紅外發(fā)光二極管的半峰寬很窄，不能發(fā)射寬的近紅外波段；而白熾燈和鹵素?zé)舸嬖趬勖獭Ⅲw積龐大、響應(yīng)慢、能耗高、效率低等缺點(diǎn)，限制了其在近紅外領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

隨著白光LED技術(shù)的快速發(fā)展，借鑒其成熟的技術(shù)，采用藍(lán)光LED激發(fā)近紅外熒光材料構(gòu)建熒光轉(zhuǎn)換型LED(pc-LED)光源，成為產(chǎn)生近紅外光的新途徑。基于藍(lán)光LED與近紅外熒光材料復(fù)合而制備的新型近紅外光源具有成本低廉、光譜寬且可調(diào)、結(jié)構(gòu)成熟、功率高和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，成為解決缺乏小型化、響應(yīng)迅速的寬帶近紅外光源的最有效途徑。

近年來，Cr³⁺激活的熒光粉因發(fā)光中心離子獨(dú)特的電子構(gòu)型，通常在380～480nm范圍表現(xiàn)出強(qiáng)的寬帶吸收以及在近紅外區(qū)域波長較寬且可調(diào)的特點(diǎn)，因此，在近紅外光譜技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。其中，Zishan Sun等報(bào)道了一種Cr³⁺摻雜InBO₃：Cr³⁺氧化物近紅外熒光材料[Sun Zishan.Ceramics International,2021,47(10PA)]，其能夠被藍(lán)光有效激發(fā)，發(fā)射峰中心位于820nm左右，有望作為近紅外光源材料。然而這類硼酸鹽熒光粉的熱穩(wěn)定普遍偏低，造成近紅外光源的綜合性能大大降低，進(jìn)而導(dǎo)致其商業(yè)應(yīng)用受限。基于此，開發(fā)出一種熱穩(wěn)定性優(yōu)異、發(fā)射峰半峰寬較寬、發(fā)光效率高的近紅外熒光粉，對相關(guān)體系產(chǎn)品生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義。

本專利公開了一種未見報(bào)道的新型Cr³⁺摻雜雙硼酸鹽基質(zhì)寬帶近紅外熒光粉及其制備的光源，其具有發(fā)射波長較寬且可調(diào)、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)，有望解決缺乏小型化、響應(yīng)迅速、寬帶近紅外光源的技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種紫外或藍(lán)光激發(fā)的新型雙硼酸鹽結(jié)構(gòu)寬帶近紅外熒光粉，其制備原料易獲得、工藝簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)；得到的近紅外熒光粉半峰寬較寬、發(fā)光效率高、熱穩(wěn)定性優(yōu)異。