本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，具體涉及一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近紅外光(near-infrared，下文稱nir)具有強(qiáng)穿透性、低損傷、低毒性等特點(diǎn)，在食品質(zhì)量檢測、醫(yī)療診斷、石油能源產(chǎn)品分析、汽車無人駕駛技術(shù)、太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的近紅外光源主要是指鎢燈或鹵鎢燈，其使用成本高、壽命短、體積大、發(fā)光效率低、響應(yīng)速度慢、波長分辨率差，且易受到環(huán)境變化的影響。傳統(tǒng)的近紅外光源無法在便攜式、智能化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2、近年來，熒光粉轉(zhuǎn)換led技術(shù)，即pc-led，因其結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快、制作成本低、效率高等優(yōu)勢，已在照明等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛應(yīng)用。若在led芯片上覆蓋寬帶近紅外熒光粉，即采取led光源激發(fā)寬帶近紅外熒光粉(nir?pc-leds)技術(shù)方案，便可獲得緊湊型、便攜式近紅外光源。因此，開發(fā)出性能優(yōu)異的寬帶近紅外熒光粉是實(shí)現(xiàn)nir?pc-leds器件商業(yè)化的關(guān)鍵。通常稀土離子，如sm3+、eu3+、yb3+和pr3+等激活的近紅外發(fā)光熒光粉，量子效率低，發(fā)光光譜范圍窄。

3、過渡金屬鉻離子(cr3+)具有獨(dú)特的3d3最外層電子構(gòu)型，其特征吸收躍遷4a2→4t1(4f)可與商用藍(lán)光led芯片良好匹配，其發(fā)光特性也可隨晶體場環(huán)境的改變實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的寬帶近紅外發(fā)射。因此，cr3+激活的近紅外熒光材料在發(fā)光效率、發(fā)光波長和發(fā)光譜帶展寬的調(diào)控性方面具有明顯的優(yōu)勢，成為開發(fā)近紅外發(fā)光材料的重要方向。

4、目前，已經(jīng)公開了一些cr3+激活的寬帶近紅外熒光粉，比如，中國專利cn116769476a公布了一款植物照明用近紅外熒光粉ba0.75al2.8ga8o17.25:0.2cr3+，可被藍(lán)光led有效激發(fā)，但這款熒光粉在制備溫度較高(≥1500℃)。又如，中國專利cn117186892a公布了一款cr3+摻雜的稀土基雙鈣鈦礦基熒光粉cs2nayb0.91cr0.09cl6，在紫外光區(qū)、黃綠光區(qū)和深紅光區(qū)均具有吸收，但其發(fā)射帶寬較窄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、對以上現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種cr3+激活的寬帶近紅外紅色熒光粉，具有制備過程簡單、無污染、燒結(jié)溫度低、發(fā)光效率高、發(fā)光熱穩(wěn)定性優(yōu)良利于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。具體方案如下:

2、一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉，該熒光粉的化學(xué)通式為：amy1-nmnga3-x-ycrxlyb4o15，屬于六方晶系；空間群為：p63/m；其中a為mg,ca,sr和ba的一種或多種組合；m為lu,gd和la的一種或多種組合；l為al和in的一種或兩種組合。其中，m,n,x,和y的取值范圍：m＝3，0≤n≤1，0<x≤0.3，0≤y≤3。

3、進(jìn)一步地,所述近紅外熒光粉的激發(fā)波長范圍為200～700nm；所述近紅外熒光粉的發(fā)射光譜的波長范圍為700～850nm。

4、一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉的制備方法,包括以下步驟：

5、(1)按照amy1-nmnga3-x-ycrxlyb4o15中各元素的化學(xué)計量比稱取原料，在瑪瑙研缽研磨均勻后形成混合料；

6、(2)將研磨后的產(chǎn)物在還原氣氛中800～1150℃燒結(jié)2～20h；

7、(3)將煅燒產(chǎn)物冷卻至室溫后，研磨均勻即得到硼酸鹽為基質(zhì)的鉻激活近紅外熒光粉發(fā)光材料。

8、進(jìn)一步地，步驟(1)中的x的取值范圍為0.01～0.15mol。

9、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述還原氣體為h2或co。

10、進(jìn)一步地，上述制備方法中所述含有ca2+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

11、所述含有ba2+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

12、所述含有sr2+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

13、所述含有mg2+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

14、所述含有g(shù)d3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

15、所述含有y3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

16、所述含有l(wèi)u3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；所述含有3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

17、所述含有l(wèi)a3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

18、所述含有g(shù)a3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種。

19、所述含有cr3+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種。

20、進(jìn)一步的，上述制備方法中所述含有b5+的化合物為h3bo3。

21、本發(fā)明的有益結(jié)果是:本發(fā)明提供的一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉，制備溫度較低，僅需1000℃；譜帶較寬，半高寬接近～100nm；與藍(lán)光led(～450nm)，完全適配。制備方法簡易、無污染。

技術(shù)特征：

1.一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉，其特征在于，該熒光粉的化學(xué)通式為：amy1-nmnga3-x-ycrxlyb4o15，屬于六方晶系；空間群為：p63/m；其中a為mg,ca,sr和ba的一種或多種組合；m為lu,gd和la的一種或多種組合；l為al和in的一種或兩種組合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉，其特征在于，所述的m,n,x和y的取值范圍：m＝3，0≤n≤1.0，0<x≤0.3，0≤y≤3。

3.一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利2所述的一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的x的取值范圍為可進(jìn)一步優(yōu)化為0.01～0.15mol。

5.根據(jù)權(quán)利3所述的一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉的制備方法，其特征在于所述還原氣體為h2或co。

6.根據(jù)權(quán)利3所述的一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉的制備方法，其特征在于:所述含有ca2+的化合物為含有相應(yīng)離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽和鹵化物中的一種或多種；

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉的制備方法，其特征在于，所述含有b5+的化合物為h3bo3。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三價鉻激活的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉，熒光粉的化學(xué)通式為：A<subgt;m</subgt;Y<subgt;1?</subgt;<subgt;n</subgt;M<subgt;n</subgt;Ga<subgt;3?x?y</subgt;Cr<subgt;x</subgt;L<subgt;y</subgt;B<subgt;4</subgt;O<subgt;15</subgt;，屬于六方晶系；空間群為：P6<subgt;3</subgt;/m；其中A為Mg,Ca,Sr和Ba的一種或多種組合；M為,Lu,Gd和La的一種或多種組合；L為Al和In的一種或兩種組合。m,n,x和y的取值范圍：m＝3，0≤n≤1，0<x≤0.3，0≤y≤3。該熒光粉可被200～700nm可見光有效激發(fā)，產(chǎn)生700～850nm的近紅外寬帶發(fā)射，半高寬為93nm。本發(fā)明公開的硼酸鹽寬帶近紅外熒光粉制備過程簡單、無污染、燒結(jié)溫度低、發(fā)光效率高、發(fā)光熱穩(wěn)定性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，利于產(chǎn)業(yè)化推廣。

技術(shù)研發(fā)人員：楊洵,肖宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6