CN115216295B - 近红外发光材料及其制备方法、发光装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种近红外发光材料及其制备方法、发光装置。本申请的近红外发光材料包括化学分子通式为AxByCz:mCr的无机化合物；其中，A包括Ta元素、Nb元素和V元素中的至少一种，B包括Ca元素和Mg元素中的至少一种，C包括O元素，1.9≤x≤2.1，3.8≤y≤4.2，8.6≤z≤10.4，0＜m≤0.2。本申请的近红外发光材料具有合成工艺简单且易大规模制备、发光性能优异、组分可调的特点，通过化学组分调控可实现发射峰值波长调节以及发光强度提升，兼具较宽的半峰宽和较强的发光强度，为近红外LED光源用发光材料提供了可选材料，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本申请属于发光材料技术领域，尤其涉及一种近红外发光材料及其制备方法、发光装置。
背景技术
近红外光光谱检测技术因具有方便、高效、准确、低成本、无损检测等优势，在防伪检测、安防监控、食品检测以及植物生长等领域广泛被使用。利用荧光转换技术实现的近红外发光二极管(LED)光源因能耗低、结构简单、体积小、制作成本低等优点受到了广泛关注和开发。
发光材料通常由无机化合物基质材料和激活剂组成。元素Cr、Yb、Mn的对应离子常被用作近红外发光材料的掺杂离子，其中，具有宽近红外发光特性的过渡金属Cr3+离子掺杂无机化合物的近红外发光材料最近几年被广泛关注。因Cr3+的3d能级对周围晶体场环境极为敏感，不同晶体结构的无机材料晶体场强度不同，使得Cr3+的发射光谱峰值波长位置和半峰宽丰富多样，从而使得近红外光谱其发光特性不同。因此，寻找适合Cr3+激活的无机化合物基质材料对实现高品质近红外LED光源具有重要意义。
目前，适合Cr3+掺杂、发近红外光的基质材料其晶体结构一般含有八面体基本单元。这样的基元有利于Cr3+有效掺杂进入晶格，并且所处的晶体场环境对Cr3+能级影响较大，有利于发射近红外光。然而，现阶段近红外发光材料尚存在如下不足：因近红外短波光谱波段覆盖较宽(780～1100nm)，单一基质发光材料其半峰宽一般为150nm，无法覆盖全波段的短波近红外区域，因而通常需组合不同波段的发光材料实现宽的光谱发射，因此，具备较宽的半峰宽和较强的发光强度的近红外发光材料种类有限。
发明内容
本申请的目的在于提供一种近红外发光材料及其制备方法、发光装置，旨在解决如何提供一种兼具较宽的半峰宽和较强的发光强度的近红外发光材料的技术问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种近红外发光材料，近红外发光材料包括化学分子通式为AxByCz:mCr的无机化合物；其中，
A包括Ta元素、Nb元素和V元素中的至少一种，B包括Ca元素和Mg元素中的至少一种，C包括O元素，1.9≤x≤2.1，3.8≤y≤4.2，8.6≤z≤10.4，0＜m≤0.2。
第二方面，本申请提供一种近红外发光材料的制备方法，包括如下步骤：
按照本申请的近红外发光材料中化学分子通式AxByCz:mCr的计量比称量各元素的化合物原料，然后混合研磨得到原料混合物；
将原料混合物进行烧结处理，得到近红外发光材料。
第三方面，本申请提供一种发光装置，包括光源和被光源激发的发光材料，发光材料选自本申请的近红外发光材料或本申请的制备方法制得的近红外发光材料。
本申请第一方面提供的近红外发光材料包括化学分子通式为AxByCz:mCr的无机化合物，该近红外发光材料是一种高性能新型Cr3+激活的氧化物近红外荧光粉体系，其具有合成工艺简单且易大规模制备、发光性能优异、组分可调的特点，通过化学组分调控可实现发射峰值波长调节以及发光强度提升，兼具较宽的半峰宽和较强的发光强度，为近红外LED光源用发光材料提供了可选材料，具有很好的应用前景。
本申请第二方面提供的近红外发光材料的制备方法，将按照化学分子通式AxByCz:mCr的计量比的各元素的化合物原料混合研磨，然后烧结得到。该制备方法工艺简单，原材料成本低，最终可以得到兼具较宽的半峰宽和较强的发光强度的近红外发光材料，从而丰富了荧光粉种类。
本申请第三方面提供的发光装置含有本申请特有的近红外发光材料或本申请制备方法制得的近红外发光材料，因该近红外发光材料具有较宽的半峰宽和较强的发光强度的特点，因此该发光装置具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一部分近红外发光材料的X射线衍射图谱；
图2是本申请实施例提供的一部分近红外发光材料的激发和发射光谱图；
图3是本申请实施例提供的另一部分近红外发光材料的激发和发射光谱图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种近红外发光材料，近红外发光材料包括化学分子通式为AxByCz:mCr的无机化合物；其中，
A包括Ta元素、Nb元素和V元素中的至少一种，B包括Ca元素和Mg元素中的至少一种，C包括O元素，1.9≤x≤2.1，3.8≤y≤4.2，8.6≤z≤10.4，0＜m≤0.2。
本申请实施例提供的近红外发光材料包括化学分子通式为AxByCz:mCr的无机化合物，该近红外发光材料是一种高性能新型Cr3+激活的氧化物近红外荧光粉体系，其具有合成工艺简单且易大规模制备、发光性能优异、组分可调的特点，通过化学组分调控可实现发射峰值波长调节以及发光强度提升，兼具较宽的半峰宽和较强的发光强度，为近红外LED光源用发光材料提供了可选材料，具有很好的应用前景。
下转换发光材料其基本组成方式是发光中心离子掺杂在无机化合物里，在一定晶体场环境下，发光中心离子核外电子发生能级跃迁而发射不同能量的光子，最终实现不同波段的光发射。对于本申请实施例提供的近红外发光材料，无机化合物AxByCz为基质材料，主要是为发光中心离子提供晶体场环境，Cr3+为发光中心离子，在较弱的晶体场环境下，Cr3 +的核外电子在4A2g→4T2g能级之间吸收能量进行跃迁而展现出宽带发射且占主导作用，相反，Cr3+的4T1g/2Eg→4A2g窄带发射起主导作用。基于添加不同元素调控发射峰值波长，由于元素之间的各种化学物理性质不一样(比如电负性，离子半径，键角等)导致整个晶体晶体场环境发生局部变化，从而影响到Cr周围环境，最终导致其能级跃迁发射能量值存在差异。
本申请实施例提供的近红外发光材料的化学分子通式AxByCz:mCr中，A包括Ta元素(钽元素)、Nb元素(铌元素)和V元素(钒元素)中的至少一种，B包括Ca元素(钙元素)和Mg元素(镁元素)中的至少一种，C包括O元素(氧元素)，1.9≤x≤2.1，3.8≤y≤4.2，8.6≤z≤10.4，0＜m≤0.2。
进一步地，化学分子通式AxByCz:mCr中，1.98≤x≤2.02，3.98≤y≤4.02，8.94≤z≤9.04，0＜m≤0.04。
进一步地，化学分子通式AxByCz:mCr中，x＝0.015～0.02。以AxByCz是纯基质Ta2Mg4O9或者Nb2Mg4O9为例，确定激活剂Cr3+离子的最佳浓度，从而确定最佳发射强度、纯基质下样品的峰值波长位置以及半峰宽。其纯基质下的样品不同Cr3+离子浓度的实施例及相关参数见下表1。对于Ta2-mMg4O9:mCr或者Nb2-mMg4O9:mCr，在A位和B位分别进行部分取代，获得的一部分固溶体发光材料，其发光强度和峰值波长可进行有效调控，其中Nb元素和Ta元素可实现完全固溶，可以用V元素取代Ta元素或者Nb元素的A位，不能超过40％，可以用Ca元素取代Mg元素的B位，不能超过30％；对于C位，可以分别用N元素(氮元素)或F元素(氟元素)取代少部分O元素，取代量不能超过20％。因此，通过上述调控实现发射峰值波长调节。
在一实施例中，化学分子通式AxByCz:mCr中，A包括Ta元素和Nb元素中的至少一种，且包括V元素，V元素占A总摩尔量的比例不超过40％。通过在Ta元素或Nb元素基础上添加V元素调控发射峰值波长，实现本申请近红外发光材料的发射峰值波长可控调节。
在一实施例中，化学分子通式AxByCz:mCr中，C包括Ca元素和Mg元素，且Ca元素占B总摩尔量的比例不超过30％。通过在Mg元素基础上添加Ca元素调控发射峰值波长，实现本申请近红外发光材料的发射峰值波长可控调节。
在一实施例中，化学分子通式AxByCz:mCr中，C还包括N元素或F元素，且N元素或F元素占C总摩尔量的比例不超过20％。通过在O元素基础上添加N元素或F元素调控发射峰值波长，实现本申请近红外发光材料的发射峰值波长可控调节。
本申请实施例第二方面提供一种近红外发光材料的制备方法，包括如下步骤：
S01：按照本申请的近红外发光材料中化学分子通式AxByCz:mCr的计量比称量各元素的化合物原料，然后混合研磨得到原料混合物；
S02：将原料混合物进行烧结处理，得到近红外发光材料。
本申请实施例提供的近红外发光材料的制备方法，将按照化学分子通式AxByCz:mCr的计量比的各元素的化合物原料混合研磨，然后烧结得到。该制备方法工艺简单，原材料成本低，最终可以得到兼具较宽的半峰宽和较强的发光强度的近红外发光材料，从而丰富了荧光粉种类。
进一步地，化合物原料主要选自于相应元素的氧化物、氮化物、氟化物、碳酸物等，原料纯度不低于99％；烧结条件为温度1300～1500℃，时间6～8h，该条件下的烧结效果更佳。该近红外发光材料其制备条件简单，原材料成本低。具体地，烧结温度可以是1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃等，烧结时间为6h、7h、8h等。
进一步地，烧结可以在烧结处理在还原气氛中进行，可以是空气气氛，或者可以是含碳气氛、氮氢气氛或氨气气氛。从而实现碳还原，氮氢气还原(氢气体积比例不高于20％)，或氨气还原。
在一实施例中，该近红外发光材料的制备方法包括：按照化学式AxByCz:mCr的化学计量比，准确称量各元素原料放置于研磨里，研磨20～30min后转移装入氧化铝坩埚中，在高温炉空气气氛下或者是管式还原炉下1300～1500℃烧结6～8h，随炉冷却至室温(25～27℃)，将获得的焙烧产物进行破碎、研磨等后处理，最终获得粒度较为均一的近红外发光材料。
本申请实施例第三方面还提供一种发光装置，包括光源和被光源激发的发光材料，发光材料选自本申请实施例的近红外发光材料或本申请实施例的制备方法制得的近红外发光材料。
本申请实施例提供的发光装置含有本申请实施例特有的近红外发光材料或本申请制备方法制得的近红外发光材料，因该近红外发光材料具有较宽的半峰宽和较强的发光强度的特点，因此该发光装置具有很好的应用前景。
具体地，该发光装置的光源为蓝光LED芯片，即本申请实施例的发光装置通过蓝光LED芯片激发本申请实施例的下转换近红外发光材料实现发光。
本申请提供的近红外发光材料是一种Cr3+激活的氧化物近红外荧光粉，具备合成工艺简单且易大规模制备、发光性能优异、组分可调的特点，通过化学基质材料组分、比例和相应激活剂浓度等进行调控可实现发射峰值波长调节以及发光强度提升，为近红外LED光源用发光材料提供了可选材料。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种近红外发光材料，其化合物组成式为Nb1.98Mg4O9:0.02Cr。
其制备方法包括：按照化学式Nb1.98Mg4O9:0.02Cr的化学计量比，准确称量Nb2O5、MgCO3、Cr2O3原料放置于研磨里，研磨25min后转移装入氧化铝坩埚中，在管式还原炉(氨气气氛)1350℃烧结8h，随炉冷却至室温(25～27℃)，将获得的焙烧产物进行破碎、研磨等后处理，最终获得粒度较为均一的近红外发光材料。
该近红外发光材料的发射光谱峰值波长为810nm，半高宽为100nm。利用X射线对获得的样品进行分析，其XRD衍射图谱如图1，利用荧光光谱仪对样品激发和发射光谱测试，如图2所示。
实施例2
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
实施例3
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
实施例4
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
实施例5
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
实施例6
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
实施例7
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
实施例8
一种近红外发光材料，其化合物组成式为Ta1.985Mg4O9:0.015Cr。
其制备方法包括：按照化学式Ta1.985Mg4O9:0.015Cr的化学计量比，准确称量Ta2O5、MgCO3、Cr2O3原料放置于研磨里，研磨25min后转移装入氧化铝坩埚中，在管式还原炉(氨气气氛)1450℃烧结8h，随炉冷却至室温(25～27℃)，将获得的焙烧产物进行破碎、研磨等后处理，最终获得粒度较为均一的近红外发光材料。
该近红外发光材料的发射光谱峰值波长为800nm，半高宽为90nm。利用X射线对获得的样品进行分析，其XRD衍射图谱如图1，利用荧光光谱仪对样品激发和发射光谱测试，如图2所示。
实施例9
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例8保持一致，相应参数见表1。
实施例10
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例8保持一致，相应参数见表1。
实施例11
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例8保持一致，相应参数见表1。
实施例12
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例8保持一致，相应参数见表1。
实施例13
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例8保持一致，相应参数见表1。
实施例14
一种近红外发光材料，除Cr3+掺杂浓度不一样以外，其他的制备和表征手段与实施例8保持一致，相应参数见表1。
实施例15-18
实施例15-18的近红外发光材料，其化合物组成式(Ta,Nb)1.98Mg4O9:0.02Cr。按照化学式(Ta,Nb)1.985Mg4O9:0.015Cr的化学计量比，准确称量Ta2O5、Nb2O5、MgCO3、Cr2O3原料放置于研磨里，研磨25min后转移装入氧化铝坩埚中，在高温炉空气气氛下1400℃烧结8h，随炉冷却至室温(25～27℃)，将获得的焙烧产物进行破碎、研磨等后处理，最终获得粒度较为均一的近红外发光材料。
相关参数见表1。利用X射线对获得的样品进行分析，其XRD衍射图谱如图1，利用荧光光谱仪对样品激发和发射光谱测试，如图3所示。
实施例19-28
实施例19-28是掺杂取代不同元素后样品，其烧结温度均为1350℃，采用原材料在上述基础上补充相应掺杂元素的氟化物(MgF2)、碳酸盐(CaCO3)以及氮化物(Ta3N5)等，其他的制备和表征手段与实施例1保持一致，相应参数见表1。
表1
由上可知：本申请实施例通过调控基质材料AxByCz组分、比例和相应激活剂Cr浓度等手段，实现发射峰值波长可控调节、较宽波长覆盖，从而丰富了近红外荧光粉的种类，可以有效克服现有适合蓝光激发的近红外荧光粉匮乏、发射峰值波长单一且光色性能调控差的缺陷。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种近红外发光材料，其特征在于，所述近红外发光材料包括化学分子式为Nb1.98Mg4O8F：0.02Cr的无机化合物。
2.一种近红外发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照权利要求1所述的近红外发光材料中化学分子式的计量比称量各元素的化合物原料，然后混合研磨得到原料混合物；
将所述原料混合物进行烧结处理，得到所述近红外发光材料。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为1300～1500℃，时间为6～8h。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结处理在还原气氛中进行，所述还原气氛是含碳气氛、氮氢气氛或氨气气氛。
5.一种发光装置，包括光源和被所述光源激发的发光材料，其特征在于，所述发光材料选自权利要求1所述的近红外发光材料或权利要求2-4任一项所述的制备方法制得的近红外发光材料。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757292A1 (de) * | 1997-12-22 | 1999-07-08 | Siemens Ag | Funktionskontrolle für optische Signalstrecken |
| CN110518004A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具 |
| CN110531554A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-03 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 促进视网膜细胞与视神经元生长与修复的显示器光源模组、显示屏及应用 |
| CN113041505A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-29 | 桂思语 | 一种用于治疗近视的灯组的使用方法 |
-
2022
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757292A1 (de) * | 1997-12-22 | 1999-07-08 | Siemens Ag | Funktionskontrolle für optische Signalstrecken |
| CN110518004A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 适于糖尿病性视网膜病变的专用光源及灯具 |
| CN110531554A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-03 | 合肥工业大学智能制造技术研究院 | 促进视网膜细胞与视神经元生长与修复的显示器光源模组、显示屏及应用 |
| CN113041505A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-29 | 桂思语 | 一种用于治疗近视的灯组的使用方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Near-infrared Wideband Luminescence of Mg4Nb2O9:Cr3+ Phosphors;七井靖，等;《第79届应用物理学会秋季学术讲演会讲演文稿集》;12-087 * |
| Switching on wide visible light photocatalytic activity over Mg4Ta2O9 by nitrogen doping for water oxidation and reduction;Hong Zhang，etc;《Journal of Catalysis》;第377卷;455-464 * |
| 七井靖，等.Near-infrared Wideband Luminescence of Mg4Nb2O9:Cr3+ Phosphors.《第79届应用物理学会秋季学术讲演会讲演文稿集》.2018,12-087. * |
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