[发明专利]一种多格位近红外宽谱荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多格位近红外宽谱荧光材料及其制备方法和应用，所述多格位近红外宽谱荧光材料的化学式表示为：M¹_1‑a/2M²_1‑a/2Cr_aM³₂O₈；其中M¹选自Mg或Zn；M²选自Zr或Hf；M³选自Ta或Nb；0.0001≤a≤0.1。本发明提供的多格位近红外宽谱荧光材料可以有效吸收生物难以利用的绿光，发射峰值位于900～930nm，发光性能好，实用性强。本发明提供的多格位近红外宽谱荧光材料能够作为荧光转换的近红外LED用宽谱荧光材料。本发明提供的多格位近红外宽谱荧光材料的原料便宜易得，且合成温度低，制备工艺简单，不需要特殊的反应设备，工业化生产方便。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种多格位近红外宽谱荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

近红外光谱技术是一种无损、快速、经济、便捷的分析技术，而近红外宽谱荧光材料则是该技术的重要组成部分。相比于传统近红外光源，基于荧光转换的近红外发光二极管(pc-NIR-LED)具有效率高、光谱稳定、体积小、成本低、易于调控等优点，已广泛应用于生物医学成像、光通信、安防监控、食品安全检测、人脸识别等领域，具有极大市场竞争力。例如，生物组织在近红外波段具有两个特征窗口，分别在在650-950nm和1000-1400nm，该范围的近红外光对生物组织具有良好的穿透性和高灵敏度，因此可广泛应用于生物成像技术领域和夜视摄像等安防领域。随着现代化进程和新兴科技的高速发展，pc-NIR-LED在现代生活中扮演着不可或缺的越来越重要的角色，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材料，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。当前已被开发或探索的近红外荧光材料峰值波长绝大多数集中在800nm以内，少部分在800-900nm的范围内，而大于900nm的材料较少；同时，大于900nm的材料在发光强度、热稳定性和量子效率上都有着多明显的下降，这些问题严重制约着近红外荧光转换材料的发展和应用开发。因此，探索和开发出峰值波长大于900nm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，本发明提供了一种多格位近红外宽谱荧光材料及其制备方法和应用，该多格位近红外宽谱荧光材料的激发峰波长覆盖绿光波段，能够有效吸收生物难以利用的绿光，同时，发射峰值波长位于900-930nm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。

为实现上述目的，所采取的技术方案：一种多格位近红外宽谱荧光材料，所述多格位近红外宽谱荧光材料的化学式表示为：M¹_1-a/2M²_1-a/2Cr_aM³₂O₈；其中M¹选自Mg或Zn；M²选自Zr或Hf；M³选自Ta或Nb；0.0001≤a≤0.1。

优选地，所述M¹为Mg。

本发明提供了一种上述所述的多格位近红外宽谱荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将M¹化合物、M²化合物、M³化合物和Cr化合物混合后研磨，混合均匀，得混合物；

S2.将步骤S1得到的混合物在空气中在1300～1450℃下焙烧，待焙烧后的产物冷却后进行破碎、研磨处理，即得多格位近红外宽谱荧光材料。