一种Cr制造技术

本发明专利技术公开了一种Cr

【技术实现步骤摘要】
一种Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料的制备和应用方法
本专利技术涉及一种近红外宽谱发光材料的制备及应用方法，属于近红外发光材料
，所述带的近红外发光材料可以应用于生物活体成像、分子探针及军事领域等。
技术介绍
近红外光是指波长范围在780-1400nm的部分不可见光，其介于电磁光谱的可见光区与中红外区之间。基于近红外发光材料的广泛研究和发展，近红外光谱分析技术成为近年来发展最快的法分析技术之一。根据近红外发光材料不同的发射波段将其应用于不同的场景，例如：位于第一生物窗口(650-950nm)的近红外发射光谱。因对生物组织穿透性强，基本不被生物组织所吸收，经常用作生物探针进行生物成像；对于食品加工业而言，近红外分析技术可以对食品进行无损检测分析，还可以对混合物进行成分分析、含量分析等。因此，近红外分析技术对于食品检测而言是非常理想的实时检测手段。近红外发光材料需要选择合适的基质与激活剂，对于激活剂的选择，近些年人们的木管主要聚焦于过渡金属离子，由于过渡金属离子的乐器你来自电子轨道最外层的3d电子层内部，对外界晶体场环境变化十分敏感，所以对于不同的晶体场环境会展现出不同的发射光谱。Cr3+对于获得近红外宽谱发射材料是理想的激活离子，适合掺杂Cr3+的基质材料有很多，其中最经典的即是石榴石结构。近红外发射光谱主要来源于Cr3+的4A2g→4T2g的宽谱发射和2T1g/2Eg→4A2g的窄带发射，在实例中以哪种方式取决于Cr3+所处位置晶体场强度。目前已发现的近红外发光材料主要存在发光效率不高，范围较窄等问题，因此寻求效率高，发射范围宽的近红外发光材料具有重要意义以及应用前景。
技术实现思路
为了克服现有近红外发光材料上的不足，本专利技术的目的是提供一种Cr3+掺杂的石榴石结构宽谱发光材料，其发射波长范围宽，化学稳定性高，为相关应用领域提供一个更好的发光材料选择。本专利技术的另一目的是在于提供上述Cr3+掺杂的宽带发射近红外材料的制备方法，易于大规模技术推广与量产。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料，其特征在于化学通式为Ca3Y2-xGe3O12:xCr3+,其中：0.01mol％≤x≤20mol％。优选地，该近红外发光材料的化学通式为Ca3Y2-xGe3O12，其中1mol％≤x≤10mol％；在该优选条件下发射峰的强度较高。进一步地，所述的近红外宽谱发光材料为立方结构，具有与Ca3Y2Ge3O12相同的石榴石类型空间晶体结构，空间群为Ia3d；Ca2+占据其中十二面体八配位，Y3+占据八面体六配位，Ge4+占据四面体四配位；Cr3+作为发光中心，替代Y3+占据八面体格位。进一步地，可以被紫外及可见光激发，产生效果强烈的近红外发射，激发波长在400-550nm范围内，发射波长范围为700-1200nm。尤其是，在波长为450nm的激发下产生约800-830nm较为明显的特征峰。如上所述的Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料的制备方法，包括以下步骤：1)称量物料：按照无机化合物通式Ca3Y2-xGe3O12：xCr3+的化学计量比，依次称量高纯度CaCO3，Y2O3，GeO2以及Cr2O3，称取适量助熔剂；2)将步骤1)称量所得到的粉体置于研钵中，加入少量酒精进行研磨，研磨时间为20-40分钟，等其干燥后置于高温氧化铝坩埚中；3)将高温氧化铝坩埚置于箱式炉并设定程序，升温至1000℃～1500℃，在高温条件下保温煅烧1-10小时，之后随炉体冷却至室温；4)将冷却得到的块状粉体再次研磨，得到具有与Ca3Y2Ge3O12相同空间结构的近红外发光材料；5)进行后处理工艺，分级去除杂质。进一步地，所述步骤1)中，助熔剂为碱金属卤化物、碱土金属卤化物，H3BO3中的其中至少一种；相对于原料的总重量，助熔剂的用量为0.1-20wt％。进一步地，所述步骤1)中Ca2+的原料以氧化物形式存在。进一步地，所述步骤3)中，高温烧结次数为一次或多次，采用CaCO3为Ca2+原料时可进行预烧，预烧的温度900℃-1000℃，保温时间为1-10h。进一步地，所述步骤5)中，除杂过程包括酸洗、碱洗或水洗；后处理过程包括破碎、气流粉碎、除杂、烘干、分级；分级过程采用沉阵法、筛分法、水力分级和气流分级中至少一种。进一步地，按照上所述方法制备的Cr3+掺杂的近红外发光材料配合紫光、蓝光和绿光LED芯片，可制成新型发光器件；同时可以使用所述的近红外宽谱发光材料配合有机材料、陶瓷或玻璃，制成新型发射波长范围为700-1200nm发光材料。与现有的近红外荧光粉相比，本专利技术具有以下优点和较之更优异的特性：1)激发光谱宽，激发波长范围在200-700nm，可以被紫外和可见光激发，满足激发条件较容易。2)通过特定的制备工艺，可得发射光谱较宽的近红外荧光粉，范围在700-1200nm，符合生物第一窗口，在多领域具有实际良好的应用意义。3)具有较高的发光量子效率和优良的发光热猝灭性。4)制备方法简单、安全、易于操作，且原料价格低廉，易于技术推广以及规模量产。附图说明图1为本专利技术的实施例1—实施例5制备样品粉末X射线衍射(XRD)图。图2为本专利技术的实施例2制备样品粉末激发光谱(PLE)与发射光谱(PL)图。图3为本专利技术的实施例1—实施例5制备样品粉末可见探测器所测得的发射光谱(PL)比较图。图4为本专利技术的实施例2制备样品粉末的漫反射图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：本实施例化学组成式为Ca3Y1.98Ge3O12：0.02Cr3+宽谱近红外发光材料的具体制备方法如下：按化学组成式Ca3Y1.98Ge3O12：0.02Cr3+化学计量比，分别称取CaO、Y2O3、GeO2、Cr2O3高纯度原料以及3％的助熔剂LiF，置于玛瑙研钵中加入适量无水乙醇进行研磨20-40分钟，使原料充分混合均匀，烘干后将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温箱式炉中，以10℃/min的升温速度加热至1400℃，保温6h，随炉冷却至室温，重新研磨成粉末状。之后，将所得的样品京股票酸洗去掉少量的杂质，即可得到化学组成式为Ca3Y1.98Ge3O12：0.02Cr3+的近红外宽谱发光材料。实施例2：本实施例化学组成式为Ca3Y1.96Ge3O12：0.04Cr3+宽谱近红外发光材料的具体制备方法如下：按化学组成式Ca3Y1.96Ge3O12：0.04Cr3+化学计量比，分别称取CaO、Y2O3、GeO2、Cr2O3高纯度原料以及3％的助熔剂LiF，置于玛瑙研钵中加入适量无水乙醇进行研磨20-40分钟，使原料充分混合均匀，烘干后将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温箱式炉中，以10℃/min的升温速度加热至1400℃，保温6h，随炉冷却至室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cr

【技术特征摘要】
1.一种Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料，其特征在于化学通式为Ca3Y2-xGe3O12:xCr3+,其中：0.01mol％≤x≤20mol％。


2.如权利要求1所述Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料，其特征在于所述的近红外宽谱发光材料为立方结构，具有与Ca3Y2Ge3O12相同的石榴石类型空间晶体结构，空间群为Ia3d；Ca2+占据其中十二面体八配位，Y3+占据八面体六配位，Ge4+占据四面体四配位；Cr3+作为发光中心，替代Y3+占据八面体格位。


3.如权利要求1所述的Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料，其特征在于可以被紫外及可见光激发，产生效果强烈的近红外发射，激发波长在400-550nm范围内，发射波长范围为700-1200nm。


4.一种如权利要求1或2或3所述的Cr3+掺杂的近红外宽谱发光材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称量物料：按照无机化合物通式Ca3Y2-xGe3O12：xCr3+的化学计量比，依次称量高纯度CaCO3，Y2O3，GeO2以及Cr2O3，称取适量助熔剂；
2)将步骤1)称量所得到的粉体置于研钵中，加入少量酒精进行研磨，研磨时间为20-40分钟，等其干燥后置于高温氧化铝坩埚中；
3)将高温氧化铝坩埚置于箱式炉并设定程序，升温至1000℃～1500℃，在高温条件下保温煅烧1-10小时，之后随炉体冷却至室温；
4)将冷却得到的块状粉体再次研磨，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉林，毛宁，宋振，余懿，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11