一种碲酸盐近红外荧光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于近红外发光材料技术领域，公开了一种碲酸盐近红外荧光材料及其制备方法和应用。所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：M2‑

【技术实现步骤摘要】
一种碲酸盐近红外荧光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于近红外发光材料
，更具体地，涉及一种碲酸盐近红外荧光材料及其制备方法和应用。
技术背景
[0002]近红外光谱技术具有便捷、成本低、无损等优点，广泛应用于食品质量分析、生物成像、夜视、医疗诊断等领域而备受关注。尤其是近红外光谱技术在700
‑
1100nm范围内对生物组织具有良好的穿透能力，其覆盖了化学基团M
‑
H(M＝C,O和N)与近红外辐射相互作用产生的特征信号。因此，近红外光谱技术有望广泛应用于未来的日常食品质量分析中，保障我们的基本安全。为了实现此目的，要求近红外光源必须是高效的、超宽谱发射的、尺寸小的、使其能够嵌入便携式只能设备。相比于传统的近红外光源如：白炽灯、卤钨灯；基于荧光转换的近红外发光二极管(NIRpc
‑
LED)具有成本低、高效、体积小和光谱可调等优点，成为新兴智能光谱技术应用的理想近红外光源。近红外荧光粉作为NIRpc
‑
LED的重要组成部分，迫切需求研制出高性能的超宽谱近红外荧光粉。
[0003]目前，在众多不同离子激活的荧光粉材料中，有不少Cr
3+
激活的近红外荧光粉呈现出效率高和可被蓝光高效激发的优点，且根据调控其晶体场环境可实现光谱连续调谐的特点，被认为是一种理想的近红外激活离子。在已报道的材料中，大多数高效近红外荧光粉的发射峰值波长(λ
em
)小于820nm，以及少数峰值波长大850nm。例如Ca3Sc2Si3O
12
:Cr
3+
的峰值波长λ
em
＝770nm(≤820nm)，内量子效率高达92.3％(Light.Sci.Appl.,2020,9(1),86)；Sr2ScSbO6:Cr
3+
的峰值波长λ
em
＝890nm(≥850nm),内量子效率高达82％(Sci.China.Mater.,2022,65(3),748
‑
756)；而峰值波长介于820～850nm之间的材料发光效率普遍较低，例如：La2MgZrO6:Cr
3+
(λ
em
＝825nm)的内量子效率仅为58％，(Chem.Mater.,2019,31(14),5245
‑
5253)。现有材料体系难以解决发射峰值波长位于820～850nm的近红外材料效率低的问题，限制此类材料的光谱技术应用，故寄望于新材料体系的突破。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的目的在于提供一种碲酸盐近红外荧光材料。该碲酸盐近红外荧光材料能被460nm的蓝光有效激发，发射出峰值波长在820～850nm，可连续变化的近红外光谱，且发光强度逐渐增强，能满足基于荧光转换的近红外发光二极管的发展需求。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供上述碲酸盐近红外荧光材料的制备方法。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供上述碲酸盐近红外荧光材料的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：
[0008]一种碲酸盐近红外荧光材料，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：M2‑
x
TeO6:yCr
3+
；其中M选自In、Sc或Ga中的一种以上；0≤x<2；x＝y且y不等于0。
[0009]优选地，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：M2‑
x
TeO6:yCr
3+
；0.0005≤x≤
1.5；0.02≤y≤0.04。
[0010]优选地，所述M为In和Ga时，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：In
m
‑
n
Ga
n
TeO6:yCr
3+
，0.001≤n<1；且满足m+y＝2。
[0011]更为优选地，所述M为In和Ga时，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：In
1.98
‑
n
Ga
n
TeO6:yCr
3+
，0.001≤n<1；y＝0.02。
[0012]所述的碲酸盐近红外荧光材料的制备方法，包括以下具体步骤：
[0013]S1.将M化合物、Te化合物和Cr化合物研细混合均匀，得混合物；
[0014]S2.将混合物在空气中置于700～1000℃下烧结4～48h，将产物进行破碎、研细处理，制得碲酸盐近红外荧光材料。
[0015]优选地，步骤S1中所述M化合物为氧化铟、氧化钪或氧化镓中的一种以上；所述Te化合物为氧化碲；所述Cr化合物为氧化铬或硝酸铬。
[0016]所述的碲酸盐近红外荧光材料在制备光转换器件中的应用。
[0017]优选地，所述光转换器件为近红外LED器件。
[0018]本专利技术首次将碲酸盐材料体系选为基质材料，将光学活性元素Cr
3+
溶解在碲酸盐M2‑
x
TeO6(M＝In、Sc或Ga中的一种以上)结晶相中，可得到一种被460nm蓝光有效激发，发射峰位于820～850nm的发光效率均高的全新的近红外材料体系，且发光效率高，当M选为In和Ga时，通过优化Ga的含量从0.1到0.5，可将内量子效率从26％提升到82％，光谱覆盖范围广(700～1300nm)，具有潜在的近红外光谱技术应用价值。本专利技术的Cr
3+
单掺M2‑
x
TeO6(M＝In、Sc或Ga)，或者在此基础上，通过In、Sc、Ga、In/Ga、Sc/Ga组分改变组成的新组分近红外材料，以及包含上述主要组分为成分的混合物均属于本专利技术的范畴。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]1.本专利技术提供的碲酸盐近红外荧光材料首次将材料体系拓展到含Te的材料，且可被蓝光450～550nm和红光600～750nm范围内的有效激发，激发峰值波长位于450～470nm，能够适用于商业蓝光LED芯片，可应用在近红外荧光粉转换发光二极管器件中。
[0021]2.本专利技术提供的碲酸盐近红外荧光材料在460nm蓝光激发下，发射出峰值波长在820～850nm，可连续变化的近红外光谱，且发光效率高(30％以上)，具有潜在的商用价值。
[0022]3.本专利技术提供的碲酸盐近红外材料制备工艺简单，合成温度低，无污染，适宜工业化批量生产。
附图说明
[0023]图1为实施例1中Sc
1.96
TeO6:0.04Cr
3+
的XRD图；
[0024]图2为实施例1中Sc
1.96
TeO6:0.04Cr
3+
的激发光谱图；
[0025]图3为实施例1中Sc
1.96...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲酸盐近红外荧光材料，其特征在于，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：M2‑
x
TeO6:yCr
3+
；其中M选自In、Sc或Ga中的一种以上；0≤x<2；x＝y且y不等于0。2.根据权利要求1所述的碲酸盐近红外荧光材料，其特征在于，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：M2‑
x
TeO6:yCr
3+
；0.0005≤x≤1.5；0.02≤y≤0.04。3.根据权利要求1所述的碲酸盐近红外荧光材料，其特征在于，所述M为In和Ga时，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：In
m
‑
n
Ga
n
TeO6:yCr
3+
，0.001≤n<1；且满足m+y＝2。4.根据权利要求3所述的碲酸盐近红外荧光材料，其特征在于，所述M为In和Ga时，所述碲酸盐近红外荧光材料的化学式为：In

【专利技术属性】
技术研发人员：钟继有，曾沥涠，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：