[发明专利]一种近红外短波荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种近红外短波荧光粉及其制备方法。该荧光粉可被250~500nm的光激发，发射出900~1100nm的近红外光。该荧光粉的化学式为：MAl₅O₈:Ln³⁺_x,Fe³⁺_y,Yb³⁺_z，其中M由Li、Na、K中的至少一种组成；Ln由Ce、Tb、Dy、Eu中的至少一种组成，x、y、z分别为掺杂的Ln、Fe、Yb离子与MAl₅O₈的摩尔比，其允许值范围皆为0.0001~0.1。该荧光粉采用湿法混合和高温固相法相结合制备而成，产物具有纯度高、均匀性好等特点，可广泛用于光纤通讯、红外遥控以及硅太阳能转换材料中。

技术领域

本发明涉及一种近红外短波荧光粉，并提供了该荧光粉的制备方法，属于发光材料领域。

背景技术

由于近红外光(near-infrared，NIR)穿透深度大、干扰少等特殊优点，在光纤通讯、红外遥控以及硅太阳能转换材料中的应用越来越引起人们的重视。稀土元素具有特殊的4f电子壳结构和丰富的能级，而且作为激活中心掺杂可以发射各种近红外波段的光。因此，基于稀土离子掺杂的近红外光材料备受科研人员的关注。由于Yb³⁺的²F_5/2→²F_7/2辐射跃迁，发射出900~1100nm的近红外光，而Yb³⁺离子掺杂近红外发光材料大多表现出的吸收强度弱、发光强度不够强等问题，导致其在实际应用中收到限制。因此，选择合适的敏化剂及基质来提高Yb³⁺离子的近红外发光强度迫在眉睫。

稀土有机配合物中含有O-H和C-H键，这两种键具有高频振动，很容易使激发态非辐射到基态，引起发光淬灭，进而大大降低近红外发光效率。而选用无机化合物作为近红外发光材料基质，可以避免发生荧光淬灭。目前，国内外近红外发光材料基质主要有氧化物基质、钼酸盐基质、硼酸盐、钒酸盐以及氟化物基质，敏化剂主要有Mn、Cr、Pr、Nd等。但是由于受到材料以及制备方法的限制，这些材料的稳定性及发光强度都存在一定缺陷。故亟需进一步深入研发，从而从新的途径构建高性能稳定性好的近红外发光材料。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足与缺陷，提供一种化学性质稳定、发光性能优良的近红外短波荧光粉材料，所述荧光粉是一种紫外到蓝光宽带激发的下转换近红外荧光粉，激发光谱范围为250~500nm，发射光谱范围为900~1100nm，化学式为：MAl₅O₈: Ln³⁺_x,Fe³⁺_y,Yb³⁺ _z，其中M由Li、Na、K中的至少一种组成，Ln由Ce、Tb、Dy、Eu中的至少一种组成，x、y、z分别为掺杂的Ln、Fe、Yb离子与MAl₅O₈的摩尔比，其允许值范围皆为0.0001~0.1。

本发明的另一目的是提供一种制备该荧光粉材料的方法，该方法简单、易于操作，无污染、成本低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

（1） 按荧光粉化学式的摩尔比称取M₂CO₃、Al(NO₃)₃·9H₂O以及掺杂离子对应的硝酸盐， 将其混合，加入适量的稀硝酸，充分搅拌，加去离子水至完全溶解，继续搅拌1~2h，静置30min后，减压蒸发并烘干；

（2） 将烘干后样品称重，加入0~5wt%的HBO₃混合均匀，放入高纯氧化铝坩埚中，在1200~1500℃下煅烧2~4h，自然冷却至室温，粉碎过筛，得到最终产品。