一种近红外发光材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种近红外发光材料及其制备方法和用途。所述发光材料的化学式为A3Sc2‑

【技术实现步骤摘要】
一种近红外发光材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于荧光材料的
，涉及一种近红外发光材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]在各种新兴需求快速发展的背景下，近红外光源获得了极大关注。例如在夜视成像、医疗、食品加工等领域的应用越来越受到重视，特别是700
‑
1100nm光谱区域具有良好的组织穿透力，有利于活体血管分布成像。传统的近红外光源主要有四种方式：钨灯、卤素灯、红外激光二极管和红外LED芯片。钨灯和卤素灯虽具有发射普带宽和亮度大的优势，但存在发光效率低、能耗大、寿命短和体积大等缺点，很难应用于新型红外器件中。红外激光二极管和红外LED芯片具有效率高、体积小的优势，近年来在相关应用中获得快速普及。然而，红外激光二极管和红外LED芯片所发射的近红外光谱带较窄且成本较高，使其在一些需要宽带近红外领域的应用受到了限制，例如，人体含氧检测和光学生物成像等应用。
[0003]小型、高效率、宽带发射近红外光源的光学器件和消费电子产品有着巨大的商业需求。近红外LED器件具有体积小、能耗低、寿命长、响应快、安全环保等优点，在社会和学术界受到了极大关注。
[0004]CN108795424A公开了一种具有宽带发射的近红外荧光粉及其制备方法与应用，属于发光材料
所述近红外荧光粉，化学式为：(R
a
Ln
b
Ce
c
Cr
d
)(L
e
Cr
g)
(M
k/>B
m
Cr
n
)O
12
；式中，R为Ca
2+
、Sr
2+
、Ba
2+
中的一种或多种，Ln为Lu
3+
、Y
3+
、La
3+
、Gd
3+
中的一种或多种，L为Hf
4+
和/或Zr
4+
，M为Al
3+
和/或Ga
3+
，B为Si
4+
和/或Ge
4+
；a、b、c、d、e、g、k、m和n均为元素摩尔分数。
[0005]CN109913209A公开了一种Cr掺杂的钙钛矿型结构卤化物近红外发光材料及制备方法，化学组成式为AB1‑
x
X
3:
xCr
3+
，其中，A:B:X＝1:1:3；A为Cs、Rb中至少一种；B为Ag、Na、In、Ga、Pb中至少一种；X为Cl、Br中至少一种；0＜x＜100mol％。其还公开了上述近红外发光材料的制备方法，包括：(1)称量物料：分别称量含A化合物、含B化合物、含Cr化合物；(2)物料经研磨混匀后经固相法高温煅烧合成。
[0006]上述文献中的近红外发光材料存在着各种问题，比如发光效率低、荧光热猝灭严重或者化学稳定性差等。
[0007]因此，近红外LED器件用宽带近红外(NIR)荧光粉受到越来越多的关注。基于以上研究现状，迫切需要寻找应用价值更大的在紫外、可见光区具有较强吸收的新型宽带近红外发光材料。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种近红外发光材料及其制备方法和用途。本专利技术所提供的近红外发光材料具有较宽的近红外光发射谱带，Mn元素可作为激活剂和激发剂，增强了材料的长波段的近红外发射，适用于紫外光和蓝光激发。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种近红外发光材料，所述发光材料的化学式为A3Sc2‑
x
P3Mn
x
O
12
，其中，所述化学式中的A为碱金属元素，0.002≤x≤0.03。
[0011]例如，所述x可以为0.002、0.001、0.01、0.02或0.03等。
[0012]本专利技术提供的近红外发光材料，具有比较宽的近红外光发射谱带，材料中Mn的掺入可单独作为激活剂，形成Mn
2+
的发光中心，可产生发射峰位于800nm的宽带近红外光，半高宽为112nm，有利于其在宽带近红外领域的应用。
[0013]优选地，所述发光材料中还掺杂Yb元素，所述掺杂Yb元素的发光材料的化学式为A3Sc2‑
x
‑
y
P3Mn
x
Yb
y
O
12
，其中0＜y≤0.11，例如0.001、0.01、0.05、0.08、0.1或0.11等。
[0014]本专利技术中，在掺入Mn元素后再掺入Yb元素，其中的Mn可以作为敏化剂，将吸收的能量传递给Yb
3+
，从而进一步增强了材料在长波段的近红外发射，使得材料在近红外区域的发射覆盖范围更宽，具体的是材料不仅在800nm左右有很强的近红外发射，在1005nm处近红外的相对发射光强度也由0.033变为2.392。
[0015]优选地，所述碱金属元素包括Li、Na或K中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的近红外发光材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0017](1)将含A的化合物、含Sc的化合物、含P的化合物和含Mn的化合物按照A3Sc2‑
x
P3Mn
x
O
12
的化学式进行混合配比，得到混合物；
[0018](2)将步骤(1)所述混合物进行烧结，研磨，得到所述近红外发光材料；
[0019]其中，所述A为碱金属元素。
[0020]本专利技术所提供的制备方法，可以将Mn元素均匀的掺杂入材料中，得到结构稳定的比较宽的近红外光发射谱带的近红外发光材料，同时可以在空气条件下直接烧结而成，制备条件温和，方法简单可行，易于操作、易于量产、无污染、成本低。
[0021]优选地，步骤(1)所述混合物中还包括含Yb的化合物。
[0022]优选地，步骤(1)所述混合物中包括含Yb的化合物，所述混合物的制备方法包括：
[0023]将含A的化合物、含Sc的化合物、含P的化合物、含Mn的化合物和含Yb的化合物按照A3Sc2‑
x
‑
y
P3Mn
x
Yb
y
O
12
的化学式进行混合配比。
[0024]优选地，所述含Yb的化合物包括含Yb的氧化物、含Yb的碳酸盐或含Yb的草酸盐。
[0025]优选地，所述含Yb的氧化物包括Yb2O3。
[0026]优选地，所述含Yb的碳酸盐包括Yb2(CO3)3。
[0027]优选地，所述含Yb的草酸盐包括Yb2C6O
12
·
6H2O。
[0028]优选地，步骤(1)所述含A的化合物包括碱金属氧化物、碱金属卤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学式为A3Sc2‑
x
P3Mn
x
O
12
，其中，所述化学式中的A为碱金属元素，0.002≤x≤0.03。2.根据权利要求1所述的近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料中还掺杂Yb元素，所述掺杂Yb元素的发光材料的化学式为A3Sc2‑
x
‑
y
P3Mn
x
Yb
y
O
12
，其中0＜y≤0.11；优选地，所述碱金属元素包括Li、Na或K中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将含A的化合物、含Sc的化合物、含P的化合物和含Mn的化合物按照A3Sc2‑
x
P3Mn
x
O
12
的化学式进行混合配比，得到混合物；(2)将步骤(1)所述混合物进行烧结，研磨，得到所述近红外发光材料；其中，所述A为碱金属元素。4.根据权利要求3所述的近红外发光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合物中还包括含Yb的化合物；优选地，步骤(1)所述混合物中包括含Yb的化合物，所述混合物的制备方法包括：将含A的化合物、含Sc的化合物、含P的化合物、含Mn的化合物和含Yb的化合物按照A3Sc2‑
x
‑
y
P3Mn
x
Yb
y
O
12
的化学式进行混合配比；优选地，所述含Yb的化合物包括含Yb的氧化物、含Yb的碳酸盐或含Yb的草酸盐；优选地，所述含Yb的氧化物包括Yb2O3；优选地，所述含Yb的碳酸盐包括Yb2(CO3)3；优选地，所述含Yb的草酸盐包括Yb2C6O
12
·
6H2O。5.根据权利要求3或4所述的近红外发光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含A的化合物包括碱金属氧化物、碱金属卤化物或碱金属碳酸盐中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碱金属氧化物包括Li2O、Na2O、或K2O中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碱金属卤化物包括LiCl、NaCl或KCl中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碱金属碳酸盐包括Li2CO3、Na2C...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤洪鹏，董浪平，沈斯达，
申请(专利权)人：中国科学院江西稀土研究院，
类型：发明
国别省市：