一种近红外发光材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于无机发光材料技术领域，具体涉及一种近红外发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

宽带近红外光源作为一种特殊光源，因其非人眼视觉可见、无破坏性、突出的组织穿透性等优点，在食品质量检测与成份分析、夜视安防、环境监测、以及光谱学等众多领域展现出广泛的应用前景。

传统的宽带近红外光源虽然具备连续超宽带光谱特性，但这类光源存在着不可避免的缺点，如发光效率低能耗高、体积大、放热量大、响应时间长，寿命短等，大大限制了其应用。近红外LED结构紧凑、寿命长，在很大程度上可以弥补传统近红外光源的缺点。但是，近红外LED芯片的发射半高宽过窄，多芯片的组合也会存在成本上升、各芯片之间发光不均匀的问题。针对这一问题，开发结合蓝光LED芯片和宽带近红外荧光粉的荧光转换宽带近红外LED光源显得尤其重要。它既实现了大半高宽的发射，又满足小尺寸、高效节能、便携和低成本的要求。

因此，合成新型的适用于蓝光LED芯片激发的宽带近红外荧光材料具有重要的实际应用意义。同时，通过简单的策略实现近红外宽带发射在宽范围内有效调控对于满足不同场景下的宽带近红外光源应用起到至关重要的作用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种近红外发光材料，可由蓝光激发，发出近红外光，适用于蓝光LED芯片激发的近红外光装置。

本发明还提出一种上述近红外发光材料的制备方法和应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种近红外发光材料，所述近红外发光材料的化学通式为Ga

根据本发明的第一方面，至少具有如下的有益效果：

本发明公开了一类新型的Cr

优选地，所述0.001

优选地，所述0.5＜x≤0.999，更优选0.75≤x≤0.997，进一步优选0.9≤x≤0.95。

优选地，所述0.0001≤z<0.01，更优选0.0005≤z<0.005，进一步优选0.001≤z<0.002。

本发明的第二方面，提出一种所述近红外发光材料的制备方法，包括如下步骤：

将镓源、铟源、锆源、锗源、铬源混合，低温预烧、高温焙烧后得到所述近红外发光材料。

优选地，所述铬源为含铬化合物；更优选的铬源为含铬元素的硝酸盐、卤化物、氧化物中的至少一种；进一步优选的铬源包括氧化铬、硝酸铬、氯化铬中的至少一种。

优选地，所述镓源为含镓化合物；更优选的镓源为含镓元素的硝酸盐、卤化物、氧化物中的至少一种；进一步优选的镓源包括氧化镓、硝酸镓、氯化镓中的至少一种。

优选地，所述铟源为含铟化合物，更优选的含铟化合物为含铟元素的硝酸盐、卤化物、氧化物中的至少一种；进一步优选的铟源包括氧化铟、硝酸铟、氯化铟中的至少一种。

优选地，所述锆源为含锆化合物，更优选的含锆化合物为含锆元素的草酸盐、氧化物中的至少一种；进一步优选的铟源包括氧化锆、草酸锆中的至少一种。

优选地，所述锗源为含锗化合物，更优选的含锗化合物为含锗元素的硝酸盐、氧化物中的至少一种；进一步优选的锗源包括氧化锗、硝酸锗中的至少一种。

优选地，制备过程中按化学通式的化学计量比称取镓源、铟源、锆源、锗源、铬源。

优选地，所述低温预烧的温度为200～400℃，更优选200～300℃，进一步优选200～250℃；所述低温预烧的时间为2～4h，更优选2～3h。

优选地，所述高温焙烧的温度为1300～1500℃，更优选1350-1450℃；所述高温焙烧的时间为5～10h，更优选5～8h。

优选地，在所述低温预烧前还包括对镓源、铟源、锆源、锗源、铬源混合料进行研磨。

优选地，所述低温预烧在环境气氛下进行。

优选地，所述低温预烧在箱式炉内进行；所述高温焙烧在管式炉内进行。

优选地，所述制备方法还包括在低温预烧结束后，冷却至室温，研磨后再进行高温焙烧。

本发明的第三方面，提出所述近红外发光材料在制备近红外光发光装置中的应用。

优选地，所述近红外光发光装置的激发光源为蓝光光源，包括蓝光LED芯片。

与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果：

本发明公开了一类新型Cr

本发明的近红外发光材料激发波长范围广，可由蓝光激发；发射波长范围广，发光效率高，可通过改变铬离子的掺杂含量实现发射光谱的调控，可用于制备近红外发光装置，满足不同领域的需求，如夜间主动式安防、食物分析、环境检测等。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例1所制备的发光材料的激发和发射光谱；

图2为本发明实施例2所制备的发光材料的发射光谱；

图3为本发明实施例3所制备的发光材料的发射光谱；

图4为本发明实施例3所制备的发光材料的XRD图谱；

图5为本发明实施例4所制备的发光材料的发射光谱；

图6为本发明实施例5所制备的发光材料的发射光谱。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如无特殊说明，本发明具体实施方式使用的原料为本领域常规的原料；试验/测试方法为本领域常用的方法。

实施例1

按照以下化学组成成分：Ga

实施例2

按照以下化学组成成分：Ga

实施例3

按照以下化学组成成分：Ga

实施例4

按照以下化学组成成分：Ga

实施例5

按照以下化学组成成分：Ga

实施例6

按照以下化学组成成分：Ga

实施例7

按照以下化学组成成分：Ga

实施例8

按照以下化学组成成分：Ga

实施例9

按照以下化学组成成分：Ga

实施例10

按照以下化学组成成分：Ga

实施例11

按照以下化学组成成分：Ga

实施例12

按照以下化学组成成分：Ga

试验例

本试验例测试对比了实施例的发光材料的性能。其中：

表1本发明实施例的近红外发光材料的性能

图1为本发明实施例1制备的发光材料Ga

本发明实施例6～12制备的发光材料与实施例1～5的性能类似，此处不再赘述。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。