[发明专利]一种掺杂Cr3+

说明书

本发明提供了一种掺杂Crsupgt;3+/supgt;的近红外纳米荧光粉及其制备方法和应用，此荧光粉的化学表达式为：Gasubgt;2‑X/subgt;Osubgt;3/subgt;:xCrsupgt;3+/supgt;，其中，0＜x＜0.5，此制备方法制得的荧光粉为纳米颗粒，易于掺杂基质材料，实现蓝紫光到近红外光的高效转化；且此荧光粉的最强激发峰与GaN LED最强发射峰高度耦合，在GaN LED芯片蓝紫光的激发下可实现近红外光的高效发射，高度匹配于生鲜腐败检测系统光源的需求，能够被应用于生鲜无损检测领域。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种掺杂Cr³⁺的近红外纳米荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

水果和蔬菜为人体提供着丰富的维生素和多种矿物质，是人们日常生活中不可缺少的营养摄取的重要来源。水果和蔬菜属于生鲜产品，不易保存、容易破损、腐烂、滋生细菌，人们食用这些变质的水果和蔬菜很容易引起健康问题。因此，人们需要一种能够快速判断生鲜产品品质的方法。

近年来，光谱技术被广泛应用于食品检测领域。其中，近红外光谱技术主要是利用植物机体分子振动对700-1500nm波长范围内电磁波的吸收，来获得正常和腐败机体的图像差别，这是一种能够快速判断生鲜产品品质的方法，也是一种非常具有应用前景的无损检测技术。

目前，提供近红外光的光源多种多样，如红外LED芯片、外延异质结薄膜光源等，其中，红外LED芯片的发射光谱较窄，应用受限；外延异质结薄膜光源虽然具有较好的近红外荧光发射，但其制作需要化学气相沉积和分子束外延等精密昂贵的设备，还需要用到昂贵且不稳定的有机金属前驱体，如Cd、Hg、Pb等，制作成本高。

与传统光源相比，在基质材料中引入激活剂，能够将蓝紫光LED芯片的荧光高效转换成近红外荧光，是一种非常具有应用潜力的近红外光源。其中，用Cr³⁺作为激活剂掺杂硼酸盐、硅酸盐和铝酸盐制成的发光材料具有较宽的吸收/激发带，具有出色的光谱反应，已成为重要的探索对象。但是，这类Cr³⁺掺杂的荧光粉制备时需要在700-1500℃的高温下固相反应5-10个小时，耗时耗能；且制成的发光材料在微毫米级，尺寸大不容易掺杂均匀，也不利于封装和紫外激发光的传播，影响近红外光的转换效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂Cr³⁺的近红外纳米荧光粉及其制备方法，此荧光粉在纳米级，尺寸小，利于掺杂、封装和紫外激发光的传播，提高了红外光的转换效率；同时此制备方法大大降低了煅烧的温度和时间，能耗低。

本发明一方面提供一种掺杂Cr³⁺的近红外纳米荧光粉，荧光粉的化学表达式为Ga_2-XO₃:xCr³⁺，其中，0＜x＜0.5，此荧光粉为纳米颗粒，平均粒径为5-100nm。

本发明另一方面提供上述掺杂Cr³⁺的近红外纳米荧光粉的制备方法，包括以下几个步骤：

S1、根据化学表达式Ga_2-XO₃:xCr³⁺中各化学组分的化学计量比分别称取Ga³⁺原料、Cr³⁺原料、OH^-原料和熔盐保护剂混合；

S2、将S1步骤中得到的混合物中加入乙醇或者水中研磨均匀；

S3、将S2步骤中得到的混合物真空干燥；

S4、将S3步骤中得到的混合物转移至氧化铝坩埚中，煅烧；

S5、将S4步骤中得到的混合物冷却室温后，洗涤、干燥、研磨得到纳米荧光粉末。

进一步地，在所述S4步骤中，煅烧温度为200-500℃，煅烧时间为1-5小时。