[发明专利]一种Cr3+

说明书

本发明公开了一种Cr³⁺掺杂的近红外宽谱发光材料以及制备方法，属于近红外发光材料技术领域。化学通式为：Ca₃Y_2‑xGe₃O₁₂：xCr³⁺，其中：0.01mol％≤x≤20mol％。所述的近红外发光材料属于立方晶系，具有与Ca₃Y₂Ge₃O₁₂相同的石榴石类型空间晶体结构，空间群为Ia3d，Ca²⁺占据其中十二面体八配位，Y³⁺占据八面体六配位，Ge⁴⁺占据四面体四配位。本发明材料激发光谱较宽，最佳激发波长在400‑550nm范围内，其发射波长范围700‑1200nm。与蓝光LED芯片匹配，可制造宽谱近红外光源，应用于植物照明、生物探针以及军事领域等。本发明制备工艺简单，原料价格低廉，易于合成。

技术领域

本发明涉及一种近红外宽谱发光材料的制备及应用方法，属于近红外发光材料技术领域，所述带的近红外发光材料可以应用于生物活体成像、分子探针及军事领域等。

背景技术

近红外光是指波长范围在780-1400nm的部分不可见光，其介于电磁光谱的可见光区与中红外区之间。基于近红外发光材料的广泛研究和发展，近红外光谱分析技术成为近年来发展最快的法分析技术之一。根据近红外发光材料不同的发射波段将其应用于不同的场景，例如：位于第一生物窗口(650-950nm)的近红外发射光谱。因对生物组织穿透性强，基本不被生物组织所吸收，经常用作生物探针进行生物成像；对于食品加工业而言，近红外分析技术可以对食品进行无损检测分析，还可以对混合物进行成分分析、含量分析等。因此，近红外分析技术对于食品检测而言是非常理想的实时检测手段。

近红外发光材料需要选择合适的基质与激活剂，对于激活剂的选择，近些年人们的木管主要聚焦于过渡金属离子，由于过渡金属离子的乐器你来自电子轨道最外层的3d电子层内部，对外界晶体场环境变化十分敏感，所以对于不同的晶体场环境会展现出不同的发射光谱。Cr³⁺对于获得近红外宽谱发射材料是理想的激活离子，适合掺杂Cr³⁺的基质材料有很多，其中最经典的即是石榴石结构。近红外发射光谱主要来源于Cr³⁺的⁴A_2g→⁴T_2g的宽谱发射和²T_1g/²E_g→⁴A_2g的窄带发射，在实例中以哪种方式取决于Cr³⁺所处位置晶体场强度。目前已发现的近红外发光材料主要存在发光效率不高，范围较窄等问题，因此寻求效率高，发射范围宽的近红外发光材料具有重要意义以及应用前景。

发明内容

为了克服现有近红外发光材料上的不足，本发明的目的是提供一种Cr³⁺掺杂的石榴石结构宽谱发光材料，其发射波长范围宽，化学稳定性高，为相关应用领域提供一个更好的发光材料选择。

本发明的另一目的是在于提供上述Cr³⁺掺杂的宽带发射近红外材料的制备方法，易于大规模技术推广与量产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Cr³⁺掺杂的近红外宽谱发光材料，其特征在于化学通式为 Ca₃Y_2-xGe₃O₁₂:xCr³⁺,其中：0.01mol％≤x≤20mol％。优选地，该近红外发光材料的化学通式为Ca₃Y_2-xGe₃O₁₂，其中1mol％≤x≤10mol％；在该优选条件下发射峰的强度较高。