一种红色发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种红色发光材料及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域；所述红色发光材料的结构表达式为：LiGa1‑

【技术实现步骤摘要】
一种红色发光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种红色发光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]温度作为最重要、最基本的物理量之一，在电子元器件、航天航空、环境监测和生物医疗等领域中起着关键的作用。因此精准测温一直是科学研究的热点课题。荧光测温技术的核心就是建立光学材料的光学性能和温度之间的对应关系，而荧光材料对温度敏感的光学性能主要包括荧光强度、荧光光谱带宽、荧光强度比、荧光寿命、荧光光谱峰位、偏振各向异性等。材料的这些性质或参数会随着温度的变化而变化。通过检测材料的这些参数在某种环境下的变化可以反过来定量测算环境中的温度，这便是光学温度传感材料的基本原理。
[0003]荧光强度比对激发源和其他因素造成的荧光损失均不敏感，因而荧光强度比测温技术具有自校准功能。如今，基于荧光强度比的温度探测被认为是十分具有应用前景的测温技术，它通过测量光谱中发射峰的相对比值来标定温度。这种测量方法不受发光中心数量或者激发光源功率等非温度因素导致发光强度的变化的影响。基于荧光强度比的温度探测主要有两种方式：一是，不同发光中心的发射光谱的荧光强度比。当温度发生改变时，发光中心由于受到温度猝灭或者能量传递速率等因素的影响而使得发光强度随之发生改变，而不同发光中心随温度的响应并不能完全保持一致，这就导致不同温度下，它们的荧光强度比发生改变。2014年，浙江大学邱建荣课题组在NaGdF4:Yb
3+
/Tm
3+
@Tb
3+
/Eu<br/>3+
纳米颗粒核壳结构中，实现了Tb
3+
和Eu
3+
两种发光中心的荧光强度比测温；2016年，中国科学院福建物质结构研究所王元生课题组在NaGd(MoO4)2材料中研究了Tb
3+
离子和Pr
3+
离子的荧光强度比，其相对分辨率可达到2.05％K
‑1。二是，单一发光中心发射光谱的荧光强度比。温度的改变导致不同能级上的粒子数布局的重新分布是单一发光中心荧光强度比测温的主要依据。随着科学技术的发展，近年来对温度监测灵敏度和精度的要求明显提高。如何获得优良的荧光强度测温传感器是亟待解决的问题之一。本专利技术所制备样品的相对灵敏度达到0.0042K
‑1，这将为敏感光学温度传感器的设计提供一定的理论支持，拓展光学温度传感器在检测领域方面的应用。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种红色发光材料及其制备方法和应用，以LiGaAO4(A＝Si,Ge,Sn)材料为基体，采用三价过渡金属离子Cr
3+
为激活剂，掺杂三价过渡金属离子Cr
3+
形成发光中心，从而得到一种具有双重温度检测功能的红色发光材料。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]本专利技术的技术方案之一：一种红色发光材料，如式(1)所示：
[0007]LiGa1‑
x
AO4:xCr
3+
(1)；
[0008]其中，A为Si、Ge或Sn；x为摩尔百分含量，0.01％≤x≤0.3％。
[0009]本专利技术的技术方案之二：一种上述所述的红色发光材料的制备方法，包括以下步骤：按照元素摩尔比称取原料，混合并研磨得到粉体，之后对所述粉体进行灼烧得到预烧样品；将所述预烧样品冷却，然后煅烧得到所述红色发光材料。
[0010]进一步地，所述原料包括Cr的氧化物或者硝酸盐、Li的碳酸盐、Ga的氧化物以及A的氧化物。
[0011]进一步地，所述研磨过程中加入无水乙醇。
[0012]进一步地，所述灼烧在空气环境下进行，具体为以1～5℃/min的速率升温至800℃，灼烧2～3h。
[0013]进一步地，所述煅烧在空气环境下进行，具体为以1～5℃/min的速率升温至1000～1100℃，灼烧4h。
[0014]本专利技术的技术方案之三：上述所述的红色发光材料在温度检测器件中的应用。
[0015]本专利技术的技术方案之三：上述所述的红色发光材料在光学温度传感材料中的应用。
[0016]本专利技术的技术方案之三：上述所述的红色发光材料在制备生物成像材料中的应用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术以LiGaAO4(A＝Si,Ge,Sn)材料为基体，采用三价过渡金属离子Cr
3+
为激活剂，掺杂三价过渡金属离子Cr
3+
形成发光中心，通过改变荧光粉外界环境的温度，检测不同温度下荧光粉的发射光谱，建立温度与荧光强度比之间的线性关系，从而通过荧光强度比来测算温度值，由于不同发射峰之间荧光强度比的不同，还可以验证测算温度的精准性。
[0019]本专利技术所制备的红色发光材料LiGaAO4:Cr
3+
(A＝Si,Ge,Sn)对温度的依赖性强，在不同温度下的发射光谱，不同波长的发射峰表现出不同的变化趋势。利用此种不同的变化趋势，基于荧光强度比(FIR)技术，通过比较不同发射峰的积分强度来实现温度的双重检测功能；本专利技术所合成的荧光粉当温度为313K时，其具有最大的相对灵敏度0.0042K
‑1，性能优异，温度依赖性高，可用于双重温度检测，提高温度的精准性。此种特征使得基于荧光强度比技术的光学测温法更加的精确，通过掺杂单一的过渡金属离子即可提高温度的精准性。
[0020]本专利技术所合成的LiGaAO4:Cr
3+
(A＝Si,Ge,Sn)荧光粉的激活剂离子为Cr
3+
，在可见光的激发下，可以显示出红色区域的发射峰，其发光波长在721nm左右，发光位于红色区域，可应用于环境监测、生物医疗和生物成像等领域。
[0021]本专利技术采用的原料Li、Ga、A(Si,Ge,Sn)均为地球上的富含元素，属于绿色环保环境友好型材料，成本低；采用固相法制备，制备方法简单、条件易控制，易操作、设备要求低；制备过程中无有毒气体生成，对环境无污染。
[0022]本专利技术所合成的LiGaAO4:Cr
3+
(A＝Si,Ge,Sn)红色发光材料是一种具有广泛应用前景的光学温度传感材料，可普遍应用于生产生活的各个领域，如电子器件、航天航空、环境监测、生物医疗和工业生产等领域。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
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专利技术的一些实施例，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。
[0024]图1为实施例1～5所制备的不同Cr
3+
掺杂浓度的硅酸锂镓红色发光材料(分别对应于图中的0.01％Cr
3+
、0.05％Cr
3+
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红色发光材料，其特征在于，如式(1)所示：LiGa1‑
x
AO4:xCr
3+
(1)；其中，A为Si、Ge或Sn；x为摩尔百分含量，0.01％≤x≤0.3％。2.一种权利要求1所述的红色发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照元素摩尔比称取原料，混合并研磨得到粉体，之后对所述粉体进行灼烧得到预烧样品；将所述预烧样品冷却，然后煅烧得到所述红色发光材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述原料包括Cr的氧化物或者硝酸盐、Li的碳酸盐、Ga的氧化物以及A的氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪武，孟伟，付晓燕，蔡鹏博，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：