CN116751590A - 能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用 - Google Patents
能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116751590A CN116751590A CN202310662543.9A CN202310662543A CN116751590A CN 116751590 A CN116751590 A CN 116751590A CN 202310662543 A CN202310662543 A CN 202310662543A CN 116751590 A CN116751590 A CN 116751590A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluorescent material
- ion
- stably
- red
- red light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 14
- -1 rare earth ions Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 5
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 23
- 239000012190 activator Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 44
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005090 crystal field Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- MCSXGCZMEPXKIW-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxy-4-[(4-methyl-2-nitrophenyl)diazenyl]-N-(3-nitrophenyl)naphthalene-2-carboxamide Chemical compound Cc1ccc(N=Nc2c(O)c(cc3ccccc23)C(=O)Nc2cccc(c2)[N+]([O-])=O)c(c1)[N+]([O-])=O MCSXGCZMEPXKIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000005274 electronic transitions Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000002165 resonance energy transfer Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7767—Chalcogenides
- C09K11/7768—Chalcogenides with alkaline earth metals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
- A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用，其化学式为(La1‑x‑y‑tLnxBiySr1+t)(Sc1‑tMnt)O4；采用Bi3+离子和稀土离子Ln3+共掺杂的钪酸盐(La1‑x‑ yLnxBiySr)ScO4作为基质，将Mn4+离子替代Sc3+离子掺杂到(La1‑x‑yLnxBiySr)ScO4基质中，在进行Mn4+离子掺杂时，相应地增加Sr2+离子的含量、减少La3+离子的含量；其中Ln3+是指离子半径较La3+小的稀土离子Yb3+，Eu3+，Y3+，Er3+，Gd3+的一种或组合。本发明可以克服以Mn4+为激活剂的传统氧化物红光荧光材料发光效率低、荧光热稳定性差的缺点，可实现基于Mn4+离子发光的氧化物红光荧光粉在WLED器件中的实际应用，并且采用该荧光材料制作LED灯还可用作温室环境下植物生长的光源。
Description
技术领域
本发明涉及一种在近紫外光激发下能够稳定高效发射远红光的荧光材料及其制备新方法和应用，属发光材料领域。
背景技术
白光发光二极管(WLED)是被广泛应用于通用照明和高品质显示等领域的主要发光器件之一，常用的WLED采用InGaN芯片的蓝光激发YAG:Ce黄色荧光粉实现白光发射，由于缺少红色成分，导致显色指数较低，相关色温较高，不适合用作室内照明所需的暖白光。为了得到理想的照明用白光，急需研制稳定高效发光的红色荧光粉。
目前，商售的红色荧光粉主要以Eu2+为激活剂，将其掺杂到氮化物基质中制备得到，如：CaAlSiN3:Eu2+，Sr2Si5N8:Eu2+，这类材料需要在高温高压条件下合成，由于氮化物基质的化学性质不稳定，以及低价态的Eu2+容易被氧化，使得材料的制备工艺变得复杂。三价的稀土离子Eu3+和Sm3+也常被用作激活剂制备红色荧光粉，但这两种稀土离子的发光属于宇称禁戒的f-f跃迁，材料的激发谱和发射谱均为窄带，导致荧光粉的发光效率偏低。由于过渡金属离子Mn4+的2E→4A2跃迁始终位于红色光谱区，并且锰原料廉价且易于获得，可以降低红色荧光粉的成本，这使得以Mn4+离子为激活剂的红色荧光粉受到了人们的广泛关注。由于Mn4+具有3d3构型的独特电子结构，自旋允许的电子跃迁4A2→4T1和4A2→4T1可以在近紫外与蓝光区域产生宽带强吸收，因此，Mn4+离子既有宽的激发带，又有尖锐的发射峰，这对提高器件的发光效率非常有利。此外，与稀土离子激活的红色荧光粉相比，Mn4+激活的红色荧光粉与绿粉或黄粉在匹配蓝光LED时重吸收效应不明显，因此，Mn4+激活的红色荧光粉很适合制作高效的WLED器件。
目前，以Mn4+作为激活剂的典型红色荧光粉主要包括，以A2MF6(A＝Na、K、Rb；M＝Si、Sn、Zr、Ce、Ti)型氟化物为代表性基质的红色荧光粉，和以Mg2TiO4、LiMgTi3O8、Gd2ZnTiO6、Ca14Al10Zn6O35、CaYAlO4、Y3Al5O12等代表性钛酸盐、铝酸盐氧化物为基质的红色荧光粉。大部分的氟化物荧光粉的内量子效率较高，最高值甚至达到99.83％，但这类材料的抗湿性极差，荧光材料受到环境湿度的影响，发光效率急剧减小，使得这类材料的实际应用变得较为困难。此外，氟化物制备过程中用到的氟源和有机物容易污染环境，且制备步骤相对复杂，产率低。相对于氟化物基质的荧光粉来说，氧化物基质具有对环境无污染、化学性质稳定、热稳定性高等优势，但是，Mn4+离子激活的氧化物荧光材料的发光效率与Mn4+激活氟化物荧光材料相比要低得多。
U.B.Humayoun等公开了一种Mn4+离子激活的新型红色荧光粉SrLaSc(1-x)O4:xMn4+(Usama Bin Humayoun,Sintayehu Nibret Tiruneh,Dae-Ho Yoon,On the crystalstructure and luminescence characteristics of a novel deep red emittingSrLaScO4:Mn4+,Dyes and Pigments,152(2018):127-130)，这种材料采用SrLaScO4作为Mn4+离子发光的基质材料，为研制Mn4+离子激活的红光荧光粉提供了新思路，但这种材料的荧光效率最高也只有12.2％，并且，随着环境温度升高，荧光强度急剧减小，在150℃时的发光强度还不到室温荧光强度的15％，热淬灭效应使这种材料并不具备实际应用价值。
因此，要实现以Mn4+作为激活剂且可实际应用的红色荧光粉，还须发展新的材料设计方法来研制新的基质材料，实现Mn4+离子稳定高效的红光发射。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种通过近紫外光激发Mn4+离子稳定高效地发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用。
本发明采用如下技术方案实现：
一种在近紫外光激发下能够稳定高效发射远红光的荧光材料，采用Bi3+离子和稀土离子Ln3+共掺杂的钪酸盐(La1-x-yLnxBiySr)ScO4作为基质，其中Ln3+是指离子半径较La3+小的稀土离子Yb3+，Eu3+，Y3+，Er3+，Gd3+的一种或其组合；将Mn4+离子替代Sc3+离子掺杂到(La1-x-yLnxBiySr)ScO4基质中制备荧光材料，在进行Mn4+离子掺杂时，为了保持格位电荷平衡，相应地增加Sr2+离子的含量，同时减少La3+离子的含量，以形成化学式为(La1-x-y- tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4的远红光荧光材料，其中0<x<0.02，0<y<0.02，0<t<0.02。该材料具有层状钙钛矿型晶体结构，采用波长在270nm—400nm范围的近紫外光激发荧光材料(La1-x-y-tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4，可以在650nm—750nm的波长范围高效地发射远红光，并且荧光的热稳定性较好。由于材料发射荧光的波长范围与植物光敏素的吸光的波长范围匹配，采用该荧光材料制作LED灯可用作温室环境下植物生长的光源。
实现荧光材料(La1-x-y-tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4稳定高效地发射远红光的材料设计原理如下：
Mn4+离子具有3d3电子构型，在具有层状钙钛矿型晶体结构的荧光材料中，Mn4+替代Sc3+离子掺杂后处于MnO6八面体晶体场中，Mn4+离子吸收中心波长在416nm或中心波长在513nm附近的光子能量，可分别激发自旋允许4A2→4T1和4A2→4T1的电子跃迁，此后，通过2E→4A2的电子跃迁回到基态，发射波长范围在650nm—750nm的远红光。Bi3+离子具有6s2电子构型，Bi3+离子取代La3+后处于BiO8多面体中，Bi3+离子的基态能级为1S0，激发态电子构型6s6p有3P0、3P1、3P2和1P1四种状态。尽管Bi3+离子从基态到激发态的跃迁1S0→3P0和1S0→3P2是自旋禁戒的，但1S0→3P1和1S0→1P1的电子跃迁是允许的，从而使材料在近紫外光谱范围内可以获得较强宽带光吸收，这为材料的高效发光提供了必要的前提条件。在近紫外光的激发下，Bi3+由于3P1→1S0的电子跃迁可在375nm—575nm波长范围发射较强的蓝光(中心波长在460nm附近)，由于该发射谱的波长范围与激发Mn4+的4A2→4T1和4A2→4T1的电子跃迁的光谱范围完全重叠，这为Bi3+离子向Mn4+离子的共振能量传递提供条件。因此，Bi3+离子掺杂一方面可以提高材料对激发光的吸光度，另一方面可以产生由Bi3+离子向Mn4+离子的高效能量传递，两方面共同作用可实现Mn4+离子的高效发光。此外，根据Paulusz的研究，Mn4+荧光的热淬灭是由于处于2E能级的电子热激发到4T2能级之后直接无辐射跃迁到4A2基态所引起的。3d电子为Mn4+离子的外层电子，因此，在MnO6八面体晶体场中Mn4+离子的4T2能级明显受到晶体场环境的影响。采用少量离子半径较小稀土离子Ln3+替代La3+掺杂，可使MnO6八面体膨胀，导致4T2能级的能量提高，从而提高Mn4+荧光的热淬灭温度，进而起到改善材料发光的热稳定性的效果。
采用固相反应法制备上述化学式为(La1-x-y-tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4的远红光荧光材料的工艺步骤如下：
首先，按照化学计量称取适量的原料试剂La2O3、Ln2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3、MnO2，充分研磨混合均匀后，在900℃反应4—6小时，自然冷却至室温后，球磨12小时；
然后，置于马弗炉中在1500℃的高温下反应5—7小时，降至室温研磨后即制备得到化学式为(La1-x-y-tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4的高效远红光荧光材料。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种可以实现Mn4+稳定高效发射远红光的荧光材料，可以克服以Mn4 +为激活剂的传统氧化物红光荧光材料发光效率低、荧光热稳定性差的缺点，可实现基于Mn4 +离子发光的氧化物红光荧光粉在WLED器件中的实际应用。此外，本发明的红光荧光材料还具有制备工艺简单优势，因此，适于大规模生产。
附图说明
图1：荧光粉(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4的X射线衍射谱图。
图2：荧光粉(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4在704nm发光的光激发谱图。
图3：采用376nm近紫外光激发荧光粉(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4发光的光致发光谱图。
图4：荧光粉(La0.98-tY0.01Bi0.01Sr1+t)(Sc1-tMnt)O4(其中t＝0.007、0.012)的X射线衍射谱图。
图5：采用320nm近紫外光激发荧光粉(La0.98-tY0.01Bi0.01Sr1+t)(Sc1-tMnt)O4(其中t＝0.007、0.012)的光致发光谱图。
具体实施方式
实施例1：采用固相反应法制备(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4远红光荧光材料
以La2O3、Yb2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3、MnO2为原料，首先，将氧化物原料在600℃预烧2小时，然后，按照化学计量称取适量的La2O3、Yb2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3和MnO2，充分研磨混合均匀后，在900℃反应6小时，自然冷却至室温后，球磨12小时，然后再次置于马弗炉中在1500℃的高温下反应6小时，降至室温研磨后即制备得到化学式为(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4的远红光荧光材料。
采用X射线衍射分析材料的物相和晶体结构，如图1所示，证明采用该方法制备得到了单相荧光材料(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4，并且荧光粉具有层状钙钛矿型晶体结构。采用荧光光谱仪测量材料在704nm发光的激发谱，如图2所示，激发材料发远红光的激发光谱范围为250nm—500nm；采用波长为376nm的近紫外光激发(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4发光的光致发光谱如图3所示，在650nm—750nm的波长范围内荧光材料发射远红光，测量材料发光的内量子效率约为50.28％；将荧光粉的环境温度升高到150℃，测量材料在376nm近紫外光激发下的发光谱，可观察到材料在150℃时的发光强度是室温发光强度的72％，表明材料发光的热稳定性较好。
实施例2：采用固相反应法制备(La0.973Y0.01Bi0.01Sr1.007)(Sc0.993Mn0.007)O4远红光荧光材料
以La2O3、Y2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3、MnO2为原料，首先，将氧化物原料在600℃预烧2小时，然后，按照化学计量称取适量的La2O3、Y2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3和MnO2，充分研磨混合均匀后，在900℃反应6小时，自然冷却至室温后，球磨12小时，然后再次置于马弗炉中在1500℃的高温下反应6小时，降至室温研磨后即制备得到化学式为(La0.973Y0.01Bi0.01Sr1.007)(Sc0.993Mn0.007)O4的远红光荧光材料。荧光材料的X射线衍射谱如图4所示，采用波长为320nm的近紫外光激发荧光粉发光，材料的荧光光谱如图5所示，表明材料在近紫外光激发下在650nm—750nm波长范围内发射远红光。
实施例3：采用固相反应法制备(La0.968Y0.01Bi0.01Sr1.012)(Sc0.988Mn0.012)O4远红光荧光材料
以La2O3、Y2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3、MnO2为原料，首先，将氧化物原料在600℃预烧2小时，然后，按照化学计量称取适量的La2O3、Y2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3和MnO2，充分研磨混合均匀后，在900℃反应6小时，自然冷却至室温后，球磨12小时，然后再次置于马弗炉中在1500℃的高温下反应6小时，降至室温研磨后即制备得到化学式为(La0.968Y0.01Bi0.01Sr1.012)(Sc0.988Mn0.012)O4的远红光荧光材料。荧光材料的X射线衍射谱如图4所示，采用波长为320nm的近紫外光激发荧光粉发光，材料的荧光光谱如图5所示，近紫外光激发材料可以在650nm—750nm波长范围内发射较强的远红光。
Claims (7)
1.一种在近紫外光激发下能够稳定高效发射远红光的荧光材料，其特征在于：该荧光材料化学式为(La1-x-y-tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4，其中：0<x<0.02，0<y<0.02，0<t<0.02；
该荧光材料采用Bi3+离子和稀土离子Ln3+共掺杂的钪酸盐(La1-x-yLnxBiySr)ScO4作为基质，将Mn4+离子替代Sc3+离子掺杂到(La1-x-yLnxBiySr)ScO4基质中，在进行Mn4+离子掺杂时，相应地增加Sr2+离子的含量用于保持格位电荷平衡，同时减少La3+离子的含量；其中Ln3+是指离子半径较La3+小的稀土离子Yb3+，Eu3+，Y3+，Er3+，Gd3+的一种或其组合。
2.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于：
该荧光材料的化学式为(La0.9795Yb0.01Bi0.01Sr1.0005)(Sc0.9995Mn0.0005)O4。
3.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于：
该荧光材料的化学式为(La0.973Y0.01Bi0.01Sr1.007)(Sc0.993Mn0.007)O4。
4.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于：
该荧光材料的化学式为(La0.968Y0.01Bi0.01Sr1.012)(Sc0.988Mn0.012)O4。
5.根据权利要求1-4任一项所述的荧光材料，其特征在于：
该材料具有层状钙钛矿型晶体结构，采用波长在270nm-400nm范围的近紫外光激发荧光材料，可以在650nm-750nm的波长范围高效地发射远红光，并且荧光的热稳定性好。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的一种在近紫外光激发下能够稳定高效发射远红光的荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照化学计量称取适量的原料试剂La2O3、Ln2O3、、Bi2O3、SrCO3、Sc2O3、MnO2，充分研磨混合均匀后，在900℃反应4-6小时，自然冷却至室温后，球磨12小时；
(2)置于马弗炉中在1500℃的高温下反应5-7小时，降至室温研磨后即制备得到化学式为(La1-x-y-tLnxBiySr1+t)(Sc1-tMnt)O4的高效远红光荧光材料。
7.一种如权利要求1-5任一项所述的一种在近紫外光激发下能够稳定高效发射远红光的荧光材料的用途，其特征在于，利用该材料发射荧光的波长范围与植物光敏素的吸光的波长范围匹配的特点，采用该荧光材料制作LED灯用作温室环境下植物生长的光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310662543.9A CN116751590B (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310662543.9A CN116751590B (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116751590A true CN116751590A (zh) | 2023-09-15 |
| CN116751590B CN116751590B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=87960059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310662543.9A Active CN116751590B (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116751590B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107779195A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-09 | 吉林大学 | 一种Mn4+离子掺杂的铝酸镧锶红色荧光粉及其制备方法 |
-
2023
- 2023-06-06 CN CN202310662543.9A patent/CN116751590B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107779195A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-09 | 吉林大学 | 一种Mn4+离子掺杂的铝酸镧锶红色荧光粉及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YUANYUAN CHEN等: "Luminescence performance of CaYGaO4:Bi3+, CaYGaO4:Mn4+ and CaYGaO4:Bi3+/Mn4+ phosphors", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 918, 3 June 2022 (2022-06-03), pages 165759 * |
| 张羽玺: "Mn4+、Cr3+激活的深红和近红外荧光材料的合成与发光性能的研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库基础科学辑, no. 12, 15 December 2018 (2018-12-15), pages 1 - 60 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116751590B (zh) | 2024-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Dy 3+@ Mn 4+ co-doped Ca 14 Ga 10− m Al m Zn 6 O 35 far-red emitting phosphors with high brightness and improved luminescence and energy transfer properties for plant growth LED lights | |
| JP5503288B2 (ja) | 二価および三価カチオンを混合したアルミニウムシリケート系橙色−赤色蛍光体 | |
| Rajendran et al. | High performance red/deep-red emitting phosphors for white LEDs | |
| CN101921589A (zh) | 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法 | |
| Yang et al. | Pr3+-doped Li2SrSiO4 red phosphor for white LEDs | |
| CN103205253A (zh) | 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法 | |
| CN113403074A (zh) | 一种Mn4+激活的锑酸盐窄带红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN105199728A (zh) | 新型Eu3+和Mn2+共掺杂钨酸盐红色荧光材料及其制备方法 | |
| CN111234814A (zh) | 一种Mn4+掺杂的氮氧化物红色荧光粉及制备方法 | |
| CN114395393A (zh) | 一种Eu3+掺杂的红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN103031125A (zh) | 用于白光led的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法 | |
| CN107629794A (zh) | 一种铕离子Eu3+激活的铋基发光材料、制备方法及应用 | |
| CN109988575A (zh) | 一种Eu3+离子激活的钒磷铌酸盐红色荧光粉、制备方法及其应用 | |
| CN115746850B (zh) | 一种锰离子激活卤氧化物红色发光材料及其制备方法 | |
| CN115806820B (zh) | 一种四价锰离子激活的深红发光材料及其制备方法 | |
| CN108822842B (zh) | 一种红色锶镁磷酸盐荧光材料及其制备方法和应用 | |
| CN115873595A (zh) | 一种可调控红光与近红外稀土发光材料及制备方法和红外led装置 | |
| CN116751590B (zh) | 能够稳定高效发射远红光的荧光材料、制备方法及其应用 | |
| Luewarasirikul et al. | Light-emitting CaMoO4: Dy3+ phosphors for photonic materials: Synthesis and luminescence properties | |
| CN114540031A (zh) | 一种Mn4+离子掺杂的碲酸盐红色荧光粉及其制备方法与应用 | |
| CN110373186B (zh) | 一种不含稀土的红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN110079316B (zh) | 一种Eu3+掺杂的氟铌钽酸盐荧光粉及其合成与应用 | |
| CN105524615A (zh) | 一种白光led用铌酸盐红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN115572600B (zh) | 一种Sm2+激活的宽带近红外发光材料及其制备方法与应用 | |
| CN109957397A (zh) | 一种Tb3+激活氟硼酸锶钡绿色荧光粉及其制备与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| OL01 | Intention to license declared | ||
| OL01 | Intention to license declared |