[发明专利]一种新型Cr3+

说明书

本发明公开了一种新型Cr³⁺掺杂石榴石结构近红外荧光粉及近红外光源的制备方法。该荧光粉的化学通式为A_3‑yCa_yB_2‑x‑zC_zD₃O₁₂:xCr³⁺,aRE₂O₃(0x0.5，1≤y3，0x+z≤2，0＜z＜1.5，0≤a≤0.5)；其中A为Lu、Y、Gd、La等中的一种或几种的组合；B为Mg、Zn、Cu、Ni、Fe、Co、Ti等中的一种或几种组合，C为Sc、In、Al、Ga等中的一种或几种组合，D为Ge、Si、Ti、Sn等中的一种或几种组合；RE为Yb、Nd、Ce、Er、Pr中的一种或几种组合；Cr³⁺为发光离子。制备的荧光粉能够被蓝光和紫外光有效激发，封装后的近红外光源有着强的近红外宽带发射，因此可以广泛应用于植物照明和食品检测等领域。

技术领域

本发明涉及一类应用于发光领域的荧光粉，特别涉及荧光粉转换的近红外发光材料及其在植物照明和食品检测领域的应用。

背景技术

随着科学技术的不断发展和科学家的不懈努力，近红外技术已广泛应用于安防监控、无人驾驶、生物医学成像、医疗等各种领域。目前，市场上常见的近红外光源主要有白炽灯、卤素灯、红外发光二极管等，然而，它们都存在固有的缺陷：白炽灯和卤素灯存在寿命短、体积庞大、使用前需预热、能耗高、效率低等缺点。而红外发光二极管发射带较窄，峰值波长会移动，高温下发光强度下降严重，不能广泛应用于近红外技术上。

近些年，随着白光LED技术快速发展，借助其荧光粉转换白光LED(pc-LED)的成熟结构，采用蓝光LED激发近红外荧光粉构建荧光转换型LED光源，成为产生近红外光的新途径。“蓝光LED+近红外荧光材料”方案制备的新型近红外光源具有成本低廉、光谱宽且可调、热稳定性高、功率高、节能环保、结构成熟、小型化、响应迅速等优势，成为解决缺乏小型化、响应迅速、宽带近红外光源的最有效途径。

近年来，Cr³⁺因具有可调的波长范围，其掺杂的硼化物、氧化物等材料表现出较好的近红外发光性能、现出潜在的应用前景。其中，丁浩等报道了一种Cr³⁺掺杂ScBO₃：Cr³⁺硼化物近红外荧光材料[Shao,Q.,RSC Advances 2018,8(22),12035-12042.]，其能够被蓝光有效激发，发射峰中心位于800nm左右，可作为近红外光源材料。然而这类荧光粉普遍存在热稳定偏低，使得近红外光源综合性能大大降低，进而导致其商业应用受限。基于此，开发出一种新型的近红外荧光粉，对相关体系产品生产有重要的指导意义。

本专利公开了一种未见报道的新型Cr³⁺掺杂宽带近红外荧光粉，其具有发射波长较宽且可调、热稳定性优异、发光效率高等优点，有望解决缺乏小型化、响应迅速、宽带近红外光源的技术瓶颈。

发明内容

本发明提供了一种能够被蓝光和紫外光有效激发的新型石榴石结构宽带近红外荧光粉，其制备原料易获得、工艺简单、易于工业化生产；得到的近红外荧光粉半峰宽较宽、发光效率高、热稳定性优异。

所述的新型Cr³⁺掺杂石榴石结构宽带近红外荧光粉及其制备方法，其化学组成如下：A_3-yCa_yB_2-x-zC_zD₃O₁₂:xCr³⁺,aRE₂O₃，其中A为Lu、Y、Gd、La等中的一种或几种的组合；B为Mg、Zn、Cu、Ni、Fe、Co、Ti等中的一种或几种组合；C为Sc、In、Al、Ga等中的一种或几种组合；D为Ge、Si、Ti、Sn等中的一种或几种组合；RE为Yb、Nd、Ce、Er、Pr中的一种或几种组合。