[发明专利]一种近红外宽光谱荧光材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种近红外宽光谱荧光材料及其制备方法与应用。本发明公开了一种近红外宽光谱荧光材料，具有式(Ⅰ)所示化学式；(M¹_1‑mCr_m)M²O₄式(Ⅰ)；其中，M¹选自Al、Ga、Sc或In，且必需包含Al和/或Ga；M²元素选自Ta或Nb；0.0001≤m≤0.1。该荧光材料选取了具有刚性结构的M¹M²O₄基质材料进行Cr³⁺离子掺杂，开发出了可被460nm蓝光高效率激发，发射峰值位于820‑920nm且可连续变化，发光效率高。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种近红外宽光谱荧光材料及其制备方法与应用。

背景技术

基于荧光转换的近红外发光二极管(pc-NIR-LED)相比于传统近红外光源具有成本低、稳定性好、易于调控等优点，广泛应用于生物成像、食品质检、夜视监控等领域。其具体应用可根据波长划分，例如：在生物成像领域，650-950nm和1000-1400nm的近红外光能够穿透深层组织，并产生零声子的自荧光背景，使得近红外生物成像具有低信噪比和高灵敏度。在食品检测领域，采用波长覆盖650-1050nm的近红外光照射食品，根据食品中化合物对特定波长的吸收可确定其成分和含量，实现非接触式无损伤食品检测。830nm和940nm的近红外光能够应用于夜视功能摄像机。此外，850nm的近红外光可应用于虹膜、脸部识别以及AR/VR(增强/虚拟现实)技术；940nm的近红外光可应用于血液含氧量的检测。可见，pc-NIR-LED在现代生活和先进科技中扮演着越来越重要的角色，而近红外荧光转换材料成为决定其应用范围和效能的关键材料。

目前，Cr³⁺激活的近红外宽谱荧光粉，因其具有高效率等优点被广泛研究，但该材料在性能方面仍存在着一些问题。例如，已开发的材料，峰值波长多数集中在800nm以内，大于800nm的材料较少；内量子效率高于80％的材料较少且发射峰值波长均小于800nm，外量子效率普遍低于35％；峰值波长大于800nm的材料热稳定性差且内量子效率普遍较低(80％)。这些问题严重制约着近红外荧光转换材料的应用。因此，探索和开发出峰值波长大于800nm的高效率近红外宽谱材料是近红外荧光转换LED器件发展的迫切内在需求，具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种近红外宽光谱荧光材料及其制备方法与应用，该荧光材料的激发峰值波长位于450-480nm波段，发射峰值波长位于820-900nm且可连续变化，发光效率高，可满足宽光谱近红外LED器件发展的要求。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种近红外宽光谱荧光材料，具有式(I)所示化学式；

(M¹_1-mCr_m)M²O₄式(I)；

共中，M¹选自Al、Ga、Sc或In，且必需包含Al和/或Ga；M²元素选自Ta或Nb；0.0001≤m≤0.1。

本发明中，所述M¹优选为Ga；所述M²为Ta；m优选为：0.001≤m≤0.05。

本发明还提供了近红外宽光谱荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

将含M¹化合物、含M²化合物和含Cr化合物研细后进行混合，进行烧结，得到近红外宽光谱荧光材料；

所述近红外宽光谱荧光材料具有式(I)所示化学式；