[发明专利]一种近红外荧光粉及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种近红外荧光粉及其制备方法与应用，所述荧光粉的化学式为Asubgt;2‑/subgt;subgt;y/subgt;Lnsubgt;y/subgt;BAlsubgt;4‑x/subgt;Crsubgt;x/subgt;SiOsubgt;12/subgt;，式中，0x≤0.2且0y≤0.12；A包括Y、Lu或Gd中的任意一种或至少两种的组合，B包括Ca、Sr或Ba中的任意一种或至少两种的组合，Ln包括Yb、Tm或Nd中的任意一种或至少两种的组合；本发明利用三价稀土离子Lnsupgt;3+/supgt;中具有高效近红外发光能级的Ybsupgt;3+/supgt;、Tmsupgt;3+/supgt;、Ndsupgt;3+/supgt;，通过设计Crsupgt;3+/supgt;–Lnsupgt;3+/supgt;间的能量传递，得到了在近红外区域多波段发射的荧光粉，拓展了发射范围，其发光效率高，热稳定性能好；且制备方法工艺简单、无污染、成本低。

技术领域

本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种近红外荧光粉及其制备方法与应用。

背景技术

近红外光相比于紫外、可见光而言，光子能量低，与植物的吸收匹配度好，对物质的光物理化学破坏作用低，被广泛应用于植物照明、人脸识别、食品安全检测、生物医学以及石油化工等领域。例如，利用近红外光为光源的光导纤维的温室作物长势检测仪可以实时监测植物的生长；在食品安全方面可以针对一些有害物质进行特异性检测；石油化工产品的主要成分是各种烃类化合物，含有大量的C-C、C-H、N-H、O-H共价键，利用近红外光可以通过测试这些共价键振动吸收区的特征信息实现对化工产品的监测。

目前，常见的近红外光源有钨灯、卤素灯、红外发光二极管。虽然钨灯和卤素灯可以在近红外区域连续发射，但由于其体积大、寿命短、发光效率低、工作温度高等缺点，限制了它的实际应用。现阶段通过InGaN蓝光芯片结合荧光粉来制备近红外发光二极管是更好的方案，由于荧光粉对于光源参数具有重要影响，因此设计合成性能优异的近红外光荧光粉对其在众多领域的应用具有重要意义。

Cr³⁺由于其独特的3d³电子构型，其发射可以很容易地通过改变其周围环境来进行调控。在强晶体场或弱晶体场环境下，其分别展示出可调控的窄带或宽带发射。

CN110157431A公开了一种Cr掺杂的石榴石型结构近红外发光材料，化学式为：Y_3-xCa_xAl_3-xSi_xO₉·Al_2-yCr_yO₃，制备方法为：将Y前驱体、Ca前驱体、Al前驱体和Si前驱体混合，在空气气氛下，进行高温固相反应，得到一种中间体；将中间体、Al前驱体和Cr前驱体混合，在还原气氛下，进行高温固相反应，得红外荧光材料；该红外荧光材料原料成本低廉，合成温度相对较低，能被蓝光激发而发射红外光，从而使该红外荧光材料应用于近红外LED器件。

CN110055068A公开了一种近红外发光材料及其制备方法，可见-近红外发光材料由Y₃Al_2-xCr_x(AlO₄)₃与Ca₃Al_2-yCr_y(SiO₄)₃按照摩尔比M:1形成的固溶体，制备时，将Y前驱体、Al前驱体和Cr前驱体混合，在还原气氛下，进行高温固相反应，得到Y₃Al_2-xCr_x(AlO₄)₃；将Ca前驱体、Al前驱体、Cr前驱体和Si前驱体混合，在还原气氛下，进行高温固相反应，得到Ca₃Al_2-yCr_y(SiO₄)₃；按照摩尔比M:1混合，在还原气氛下，进行高温固相反应，得可见-近红外发光材料。