一类铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料及其制备与应用

技术领域

本发明属于荧光材料领域，具体涉及一类可被蓝紫光LED芯片激发产生窄谱近红外光发射的荧光材料及其制备与应用，所述荧光材料具体指以Cr、Tm元素共掺杂钛酸盐为特征的无机非金属荧光材料。

背景技术

近红外LED光源在生物荧光成像、荧光分析、部分疾病的光物理疗法等领域应用广泛。目前，由于高性能的LED芯片，如GaN和InGaN，的发光光谱主要位于蓝紫光波段，以近红外荧光材料高效吸收蓝紫光、发射近红外光的光谱转换策略是设计近红外LED光源的重要技术手段。近红外荧光材料主要包括：量子点、过渡金属(如Ni

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一类铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料，一类以CaTiO

本发明的特殊之处在于，Cr并不作为荧光发射中心发挥作用，而只作为吸收蓝紫光的敏化剂，Cr需要将吸收的激发光能量传递给Tm，由Tm作为发光中心产生位置固定的800nm窄谱近红外荧光。Cr、Tm两者之间的高效能量传递以及特定发光基质材料是本发明的核心内容。Cr、Tm二元共掺杂是获得本发明窄谱近红外荧光材料的核心技术特征。为保障Cr、Tm之间的高效能量传递，需要合适的发光基质材料。钙钛矿晶型的CaTiO

本发明的另一目的在于提供上述铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱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铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一类铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料，其化学组成通式为ATiO

优选地，A为Ca、Sr、Na和Y元素中的至少一种；更优选为Ca元素。

优选地，0.002≤x≤0.2；0.01≤y≤0.03；更优选地，x＝0.01，y＝0.02。

优选地，所述铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料为CaTiO

上述一类铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

按照摩尔比称取原料，混合均匀后，800～1200℃煅烧2～7小时，得到铬铥共掺杂荧光材料。

优选地，所述原料为A、Ti、Cr、Tm元素对应的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐和硝酸盐中的至少一种；所述原料中还加入硼酸作为熔剂，其用量占所有固体原料总重的3～7％。

更优选地，所述原料中，含A元素的原料为碳酸钙、乙酸钙和草酸钙中的至少一种；含Tm元素的原料为氧化铥、乙酸铥和硝酸铥中的至少一种；含Ti元素的原料为二氧化钛和偏钛酸中的至少一种；含Cr元素的原料为硝酸铬、乙酸铬和氧化铬中的至少一种。

优选地，所述混合均匀采用研磨法。

优选地，所述煅烧为分段煅烧，先在800℃煅烧2小时，再在1200℃煅烧5小时。

上述一类铬铥共掺杂蓝紫光转窄谱近红外荧光材料在近红外LED光源领域中的应用。

可以被用于制备窄谱近红外LED光源。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

800nm波长是近红外生物医学应用的最佳波长。本发明提供了一种可以高效实现蓝紫光转近红外的窄谱荧光材料(荧光峰位于790至810nm范围，半高峰宽小于40nm)。该荧光材料与商用蓝紫光LED芯片结合，可以获得窄谱近红外LED光源，有望替代部分808nm激光产品，在医用近红外理疗仪领域也有广阔的市场前景。

附图说明

图1是实施例1制备的CaTiO

图2是实施例1制备的CaTiO

图3是实施例2制备的SrTiO

图4是实施例3制备的Na

图5对比例1(CaSiO

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

CaTiO

以CaCO

图1表明，该材料位于420nm处的激发峰为典型的Cr吸收。在420nm激发条件下，可以发射峰值为805nm的近红外荧光，半高峰宽37nm。荧光发射光谱中并未看到Cr的宽谱荧光发射，仅可见Tm的特征窄谱发射，说明存在从Cr至Tm的高效荧光能量传递。图2表明，800℃煅烧已经可以产生钙钛矿CaTiO

实施例2

SrTiO

以SrCO

图3表明，SrTiO

实施例3

Na

以Na

图4表明，Na

对比例1

CaSiO

以CaCO

图5表明，CaSiO

对比例2

Ca

以CaCO

图5表明，Ca

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。