[发明专利]一种具有超高荧光热稳定性的近红外发光材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于发光材料技术领域，公开了一种具有超高荧光热稳定性的近红外发光材料，其化学组成为K₂LiSc_(1‑x)F₆:xCr³⁺，其中，x为掺杂剂Cr³⁺离子相对于基质中心Sc³⁺离子所占的摩尔百分比系数，且0x≤0.05。本发明所述近红外发光材料的基质K₂LiScF₆具有稳定的双钙钛矿结构，该近红外发光材料在150℃时的发光强度能够保持25℃时的95％以上，经过十次加热‑冷却升降温循环测试后，其最终的发光强度仍能保持初始值99％以上，表现出优异的荧光热稳定性。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种具有超高荧光热稳定性的近红外发光材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着科学技术的发展，宽带近红外(NIR)光源在食品质量分析、光通讯、夜视、植物生长和医学诊断等领域发挥着越来越重要的作用。传统的钨丝灯、卤素灯等虽然能够产生宽带近红外发射，但因尺寸大，效率低，使用寿命短等缺陷，其实际应用受到了限制。与传统的近红外光源相比，近红外荧光粉转换的发光二极管(NIRpc-LED)具有波长可调、寿命长和效率高等优点，因此受到了越来越多的关注。然而，NIRpc-LED的性能往往取决于涂覆在蓝光LED芯片表面的近红外发光荧光粉。因此，为了满足NIRpc-LED的实际应用要求，探索开发高性能的宽带近红外发光荧光粉具有重要意义。

与Eu²⁺或Mn²⁺等激活离子相比，过渡金属离子Cr³⁺具有独特的3d³价电子构型，在适宜的晶体场环境中能够产生高效的近红外发射。同时，相比于氧化物基质，氟化物具有较低的声子能量，有助于提高Cr³⁺的发光强度和稳定性。因此，基于市场和科学研究的双重需求，Cr³⁺在不同氟化物基质中的制备、性质与光学性能研究，受到了广大科研工作者的共同关注。

值得注意的是，温度是影响材料发光性能的一个重要参数。在较高的温度下，由于非辐射跃迁的增强，发光材料的发光强度通常会降低；而LED器件在工作状态下通常都会积累很多热量，导致其工作温度接近甚至超过150℃，因此发光材料的荧光热稳定性很大程度上决定了其应用价值。

为此，能够提供一种具有高发光强度、热稳定性和光电转换效率等性能的近红外发光材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有超高荧光热稳定性的近红外发光材料及其制备方法与应用，本发明在不改变基质晶体结构的前提下，以过渡金属铬的正三价(Cr³⁺)离子为掺杂离子，通过取代K₂LiScF₆基质中Sc³⁺离子的格位，为发光中心Cr³⁺创造适宜的晶体场环境，实现高效的蓝光吸收，稳定的宽带近红外发射。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有超高荧光热稳定性的近红外发光材料，包括掺杂离子和基质材料；其中，所述掺杂离子为Cr³⁺离子，所述基质材料为K₂LiScF₆；

所述掺杂离子掺杂在基质材料中任意取代晶体中的Sc位置。

与氧化物基质相比，本发明采用的氟化物具有较低的声子能量，有助于提高Cr³⁺的近红外发光性能；同时，双钙钛矿型氟化物晶体结构稳定、能带带隙宽、光电性能优越，是一类理想的掺杂基质；