[發(fā)明專利]一種石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111562344.8
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114015445A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘繼有;李超杰;趙韋人;石澎
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;H01L33/50
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 彭玉婷

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料及其制備方法和應(yīng)用。所述材料的化學(xué)式表示為：M₃In_2?a?bSc_aCr_bGa₃O₁₂；其中M選自La、Gd、Y或Lu；0≤a≤1；0.001≤b≤0.3。該熒光材料的激發(fā)峰值波長位于445～470nm波段，發(fā)射峰值波長位于720～810nm且可連續(xù)變化，發(fā)光效率高，可滿足近紅外LED器件發(fā)展的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，基于近紅外光的良好的吸收性、散射性和穿透性，近紅外技術(shù)和設(shè)備已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療成像、食品檢測、光纖通信、安防監(jiān)控等生產(chǎn)生活中。例如，波長為700～1300nm的近紅外光不僅不會對生物組織產(chǎn)生損害，還對具有良好的穿透性，穿透深度可達數(shù)厘米，其在血氧、血糖、組織影像等醫(yī)療檢測和成像領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用；波長為900～1100nm的近紅外光可以很好的匹配硅基光電池的光響應(yīng)，在硅基太陽能電池中應(yīng)用該波長范圍的近紅外熒光粉對改善太陽能電池的光伏轉(zhuǎn)換性能具有廣闊的應(yīng)用前景；此外，近紅外光還廣泛應(yīng)用于人臉識別、AR/VR技術(shù)等領(lǐng)域。而相比于傳統(tǒng)近紅外光源，基于熒光轉(zhuǎn)換的近紅外發(fā)光二極管(pc-NIR-LED)具有效率高、光譜穩(wěn)定、體積小、成本低、易于調(diào)控等優(yōu)點，已經(jīng)成為首要選擇的近紅外光源器件。

隨著近紅外技術(shù)的市場需求和科研價值不斷提高，探索和開發(fā)更高效和實用的近紅外熒光材料成為其發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Cr³⁺激活的近紅外寬譜熒光材料，因其吸收譜寬，發(fā)光效率高、成本低等優(yōu)點被廣泛研究。但該材料在發(fā)光性能方面仍存在著一些問題，其發(fā)光強度、熱穩(wěn)定性以及量子效率因結(jié)構(gòu)不同而表現(xiàn)出很大差異，這些問題嚴(yán)重制約著近紅外熒光轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)。因此，探索和開發(fā)出穩(wěn)定而高效率的近紅外寬譜材料是近紅外熒光轉(zhuǎn)換LED器件發(fā)展的迫切內(nèi)在需求，具有重要意義。其中，石榴石結(jié)構(gòu)的熒光材料具有良好的發(fā)光強度、熱穩(wěn)定性以及高量子效率而被廣泛研究和開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述相關(guān)研究的局限性，本發(fā)明的首要目的在于提供一種石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料。該熒光材料的激發(fā)峰值波長位于445～470nm波段，發(fā)射峰值波長位于720～810nm且可連續(xù)變化，發(fā)光效率高，可滿足近紅外LED器件發(fā)展的要求。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述方案來實現(xiàn)：

一種石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料，所述材料的化學(xué)式表示為：M₃In_2-a-bSc_aCr_bGa₃O₁₂；其中M選自La、Gd、Y或Lu；0≤a≤1；0.001≤b≤0.3。

所述的石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料的制備方法，包括以下具體步驟：

S1.將M化合物、In化合物、Sc化合物、Ga化合物和Cr化合物研細，混合均勻，得混合物A；

S2.將混合物A在空氣中置于1500～1650℃下燒結(jié)，并將產(chǎn)物進行破碎、研細處理，制得石榴石結(jié)構(gòu)近紅外熒光材料。

優(yōu)選地，步驟S1中所述M化合物為氧化鑭、硝酸鑭、氧化釓、硝酸釓、氧化釔、硝酸釔、氧化镥、硝酸镥。

優(yōu)選地，步驟S1中所述In化合物為氧化銦或氫氧化銦。

優(yōu)選地，步驟S1中所述Sc化合物為氧化鈧或硝酸鈧。