[发明专利]一种石榴石结构近红外荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发光材料技术领域，公开了一种石榴石结构近红外荧光材料及其制备方法和应用。所述材料的化学式表示为：M₃In_2‑a‑bSc_aCr_bGa₃O₁₂；其中M选自La、Gd、Y或Lu；0≤a≤1；0.001≤b≤0.3。该荧光材料的激发峰值波长位于445～470nm波段，发射峰值波长位于720～810nm且可连续变化，发光效率高，可满足近红外LED器件发展的要求。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，更具体地，涉及一种石榴石结构近红外荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，基于近红外光的良好的吸收性、散射性和穿透性，近红外技术和设备已广泛应用于工业生产、医疗成像、食品检测、光纤通信、安防监控等生产生活中。例如，波长为700～1300nm的近红外光不仅不会对生物组织产生损害，还对具有良好的穿透性，穿透深度可达数厘米，其在血氧、血糖、组织影像等医疗检测和成像领域具有十分重要的应用；波长为900～1100nm的近红外光可以很好的匹配硅基光电池的光响应，在硅基太阳能电池中应用该波长范围的近红外荧光粉对改善太阳能电池的光伏转换性能具有广阔的应用前景；此外，近红外光还广泛应用于人脸识别、AR/VR技术等领域。而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，已经成为首要选择的近红外光源器件。

随着近红外技术的市场需求和科研价值不断提高，探索和开发更高效和实用的近红外荧光材料成为其发展的关键环节。Cr³⁺激活的近红外宽谱荧光材料，因其吸收谱宽，发光效率高、成本低等优点被广泛研究。但该材料在发光性能方面仍存在着一些问题，其发光强度、热稳定性以及量子效率因结构不同而表现出很大差异，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，探索和开发出稳定而高效率的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。其中，石榴石结构的荧光材料具有良好的发光强度、热稳定性以及高量子效率而被广泛研究和开发。

发明内容

为了解决上述相关研究的局限性，本发明的首要目的在于提供一种石榴石结构近红外荧光材料。该荧光材料的激发峰值波长位于445～470nm波段，发射峰值波长位于720～810nm且可连续变化，发光效率高，可满足近红外LED器件发展的要求。

本发明的另一目的在于提供上述石榴石结构近红外荧光材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述石榴石结构近红外荧光材料的应用。

本发明的目的通过下述方案来实现：

一种石榴石结构近红外荧光材料，所述材料的化学式表示为：M₃In_2-a-bSc_aCr_bGa₃O₁₂；其中M选自La、Gd、Y或Lu；0≤a≤1；0.001≤b≤0.3。

所述的石榴石结构近红外荧光材料的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将M化合物、In化合物、Sc化合物、Ga化合物和Cr化合物研细，混合均匀，得混合物A；

S2.将混合物A在空气中置于1500～1650℃下烧结，并将产物进行破碎、研细处理，制得石榴石结构近红外荧光材料。

优选地，步骤S1中所述M化合物为氧化镧、硝酸镧、氧化钆、硝酸钆、氧化钇、硝酸钇、氧化镥、硝酸镥。

优选地，步骤S1中所述In化合物为氧化铟或氢氧化铟。

优选地，步骤S1中所述Sc化合物为氧化钪或硝酸钪。