CN103450894B - 一种由蓝光激发的红外发光材料 - Google Patents

Abstract

一种由蓝光激发的红外发光材料，其特征是：基质材料为氧化镓, 其中添加氧化锌做激活剂，添加碳酸锂做共熔剂；使用两次高温烧结法制备，该材料在380nm-450nm可见光激发下，发射出700-1300nm的近红外光及紫红色可见光；本发明可以广泛应用于农用塑料薄膜、纺织服装、建筑保温材料、夜晚标记、印刷防伪、纳米生物标记、细胞成像等处。

Description

一种由蓝光激发的红外发光材料

技术领域

本发明属于物理学固体发光应用技术领域。

背景技术

现有光致发光材料常见分类为红外上转换发光材料、紫外发光材料。上转换发光材料主要是由红外不可见光源激发照射材料，材料发射出可见光；紫外发光材料主要是由紫外线、蓝光灯照射材料后，产生可见光发射，其主要有长余辉夜光材料、灯用发光材料等,前者是吸收紫外线后,产生长时间可见光余辉，中国专利200610131686.3揭示了ZnGa₂O₄掺杂锂的发出可见光白色长余辉材料的制备。

本发明通过制备一种红外发光材料，其能够被紫外光、蓝光、可见光激发，产生人类视觉不可见近红外光辐射，同时其具有长余辉辐射特性，使用夜视成像仪、手机摄像、数码相机等，可以清晰观测到近红外辐射发光。

本发明可以广泛应用于农用塑料薄膜、纺织服装、建筑保温材料、夜晚标记、印刷防伪、纳米生物标记、细胞成像等处。

发明内容

   一种由蓝光激发的红外发光材料，其特征是：基质材料为氧化镓, 其中添加氧化锌做激活剂，添加碳酸锂做共熔剂；使用两次高温烧结法制备，该材料在380nm-450nm可见光激发下，发射出700-1300nm的近红外光及紫红色可见光。

本发明在基质材料每克重量中，添加激活剂氧化锌的浓度是1%-40%，锌离子的加入，其可以产生600-1300nm范围的发光，激发光在380-430nm时有较高的发光效率产生，当然其在365nm或450nm等处也可以被激发。在基质材料每克重量中，添加共熔剂碳酸锂的浓度是15%-40%，锂离子与锌离子在共同作用下产生发光，该浓度下产生较强的发光，当然大于或小于该范围也可以有较弱发光。

本发明中的基质材料、激活剂材料、共熔剂、助熔剂材料，使用硫酸、硝酸、盐酸等溶解，再混合、沉淀、烘干、烧结。本发明可以使用干法直接混合基质材料、激活剂材料、共熔剂的氧化物等材料，也使用酸类溶解后混合、沉淀、烘干、氧化烧结，其制备的发光材料发光均匀，颗粒度较小。本发明中可以加入助熔剂材料降低烧结温度，如硼酸盐类、碳酸钙等，其烧结后可以是粉末或玻璃态。

本发明中的使用干法混合，再高温烧结，烧结时在空气、氮气、氢气氛保护下烧结，一次烧结温度700-900度，时间3-5小时，二次氧化烧结温度1200-1400度，时间4-5小时。本发明的发光材料由于是氧化物类，应该在空气中充分氧化，所以在氧气烧结中效果最好，单次烧结即使是高温效果也明显不如两次烧结。

本发明中的使用水热合成法合成，用封闭高压反应釜，反映温度100-300度，时间1-30小时，烘干，再在300-600度，氧化烧结1-5小时，制备出70-500纳米颗粒材料。当然本发明也可以使用空气快速燃烧法直接制备。本发明的纳米发光材料，也可以使用含有锂、镓、锌离子的有机化合物混合制备，并氧化。

本发明中的在基质材料中添加助溶剂，助溶剂可以是硼酸盐、碳酸钙、碳酸锰、碳酸镁等；在基质材料每克重量中，添加助溶剂的浓度是1%-10%，其可以降低烧结温度，提高亮度及扩大吸收与发射光谱范围。

具体实施方式

     一种由蓝光激发的红外发光材料，其特征是：基质材料为氧化镓, 其中添加氧化锌做激活剂，添加碳酸锂做共熔剂；使用两次高温烧结法制备，该材料在380nm-450nm可见光激发下，发射出700-1300nm的近红外光及紫红色可见光。基质材料、激活剂材料选择氧化物可以充分混合并降低氧化时间。

本发明中激活剂氧化锌的高纯度，可以提高发光效率，使用纳米材料可以降低烧结温度及时间。在基质材料每克重量中，添加激活剂氧化锌的浓度是1%-40%，当然大于或小于该范围也可以有较弱发光；锌离子的加入，其可以产生600-1300nm范围的发光，激发光在380-430nm时有较高的发光效率产生，当然其在365nm或450nm等处也可以被激发。本发明中共熔剂碳酸锂的高纯度，可以提高发光效率，使用纳米材料可以降低烧结温度及时间。在基质材料每克重量中，添加共熔剂碳酸锂的浓度是15%-40%，锂离子与锌离子在共同作用下产生发光，该浓度下产生较强的发光，当然大于或小于该范围也可以有较弱发光。本方法制作的发光材料，当激发光源停止照射后，低亮度红外发光可以持续20-100小时，甚至更长。

本发明中的基质材料、激活剂材料、共熔剂、助熔剂材料，使用硫酸、硝酸、盐酸等溶解，该方法可以充分混合材料，再混合、沉淀、烘干、烧结。本发明可以使用干法直接混合基质材料、激活剂材料、共熔剂的氧化物等材料，也使用酸类溶解后混合、沉淀、烘干、氧化烧结，其制备的发光材料发光均匀，颗粒度较小。本发明中可以加入助熔剂材料降低烧结温度，如硼酸盐类、碳酸钙等，其烧结后可以是粉末或玻璃态。

本发明中的使用干法混合，再高温烧结，烧结时在空气、氮气、氢气氛保护下烧结，一次烧结温度700-900度，时间3-5小时，二次氧化烧结温度1200-1400度，时间4-5小时。本发明的发光材料由于是氧化物类，所以在氧气烧结中效果最好。烧结温度可以根据颗粒度要求降低。

本发明中的使用水热合成法合成，用封闭高压反应釜，反映温度100-300度，时间1-30小时，烘干，再在300-600度，氧化烧结1-5小时，制备出70-500纳米颗粒材料，也可以通过纳米氧化物材料的混合，低温烧结。当然本发明也可以使用空气快速燃烧法直接制备。本发明的纳米发光材料，也可以使用含有锂、镓、锌离子的有机化合物混合制备，形成纳米氧化物发光颗粒。

本发明中的在基质材料中添加助溶剂，助溶剂可以是硼酸盐、碳酸钙、碳酸锰、碳酸镁等；在基质材料每克重量中，添加助溶剂的浓度是1%-10%。

本发明优点在于

  1）本发明通过制备一种红外辐射材料，其能够被蓝光、可见光激发，可以产生人类视觉不可见近红外光辐射，同时该辐射其具有红外长余辉辐射特性，高亮度余辉时间可以持续13小时以上，使用夜视成像仪、手机摄像、数码相机等，可以清晰观测到红外辐射发光。

 2）本发明可以广泛应用于农业塑料薄膜，其在白天吸收可见光，夜晚释放红外光，可以有效促进植物生长周期，提高日光辐射时间，增加蔬菜、水果等农作物产量，也可延长花卉开放期。

3）本发明可以与纺织品混合，制造出具有红外线辐射的服装，提高人体肌体抵抗力，有利于皮肤、肌肉等伤后恢复。同样本发明的纳米发光材料，可以用于生物标记领域，实现药物跟踪、病毒细菌识别、体内成像、试剂盒诊断检测等。用于食品安全、环境污染物的快速检测。

本发明可以制作在太阳能电池中，提高太阳光的转换时间与效率。可以制造成交通标记，便于夜晚车辆、飞机远等距离摄像识别；其也可以加工成涂料、液体、薄膜、粉末、固体等，形成透明、半透明、不透明的形态。涂敷在无热源高速运动物体表面，有利于空中或水下跟踪观测，与背景区分识别。

实施例

    选择基质材料氧化镓100克。激活剂氧化锌10克、共熔剂碳酸锂30克，充分混合均匀，装入陶瓷坩埚，在温度900度，保持时间1小时；再粉碎；再温度1300度，保持时间5小时，制备出具有红外辐射的材料；该材料在400nm光激发下，发射出700-1300nm的近红外光。

在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种由蓝光激发的红外发光材料，其特征是：基质材料为氧化镓, 其中添加氧化锌做激活剂，添加碳酸锂做共熔剂；使用干法混合再高温烧结，烧结时在空气、氮气、氢气气氛保护下烧结；在基质材料中添加助熔剂,助熔剂是硼酸盐；在基质材料每克重量中，添加助熔剂的浓度是1%-10%；使用两次高温烧结法制备，一次烧结温度700-900度,时间3-5小时,二次烧结温度1200-1400度,时间4-5小时;该材料在380nm-450nm可见光激发下，发射出700-1300nm的近红外光及紫红色可见光。

2.如权利要求1所述一种由蓝光激发的红外发光材料，在基质材料每克重量中，添加激活剂氧化锌的浓度是1%-40%；在基质材料每克重量中，添加共熔剂碳酸锂的浓度是15%-40%。

3.如权利要求1所述一种由蓝光激发的红外发光材料， 基质材料、激活剂材料、共熔剂、助熔剂材料，使用硫酸、硝酸、盐酸溶解，再混合、沉淀、烘干、烧结。

4.如权利要求1所述一种由蓝光激发的红外发光材料，使用水热合成法合成，用封闭高压反应釜，反应温度100-300度，时间1-30小时，烘干;再在300-600度,氧化烧结1-5小时,制备出70-500纳米颗粒材料。