一種碲酸鹽近紅外熒光材料及其制備方法和應用技術

本發明專利技術屬于近紅外發光材料技術領域，公開了一種碲酸鹽近紅外熒光材料及其制備方法和應用。所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：M2?

【技術實現步驟摘要】
一種碲酸鹽近紅外熒光材料及其制備方法和應用


[0001]本專利技術屬于近紅外發光材料
，更具體地，涉及一種碲酸鹽近紅外熒光材料及其制備方法和應用。
技術背景
[0002]近紅外光譜技術具有便捷、成本低、無損等優點，廣泛應用于食品質量分析、生物成像、夜視、醫療診斷等領域而備受關注。尤其是近紅外光譜技術在700
?
1100nm范圍內對生物組織具有良好的穿透能力，其覆蓋了化學基團M
?
H(M＝C,O和N)與近紅外輻射相互作用產生的特征信號。因此，近紅外光譜技術有望廣泛應用于未來的日常食品質量分析中，保障我們的基本安全。為了實現此目的，要求近紅外光源必須是高效的、超寬譜發射的、尺寸小的、使其能夠嵌入便攜式只能設備。相比于傳統的近紅外光源如：白熾燈、鹵鎢燈；基于熒光轉換的近紅外發光二極管(NIRpc
?
LED)具有成本低、高效、體積小和光譜可調等優點，成為新興智能光譜技術應用的理想近紅外光源。近紅外熒光粉作為NIRpc
?
LED的重要組成部分，迫切需求研制出高性能的超寬譜近紅外熒光粉。
[0003]目前，在眾多不同離子激活的熒光粉材料中，有不少Cr
3+
激活的近紅外熒光粉呈現出效率高和可被藍光高效激發的優點，且根據調控其晶體場環境可實現光譜連續調諧的特點，被認為是一種理想的近紅外激活離子。在已報道的材料中，大多數高效近紅外熒光粉的發射峰值波長(λ
em
)小于820nm，以及少數峰值波長大850nm。例如Ca3Sc2Si3O
12
:Cr
3+
的峰值波長λ
em
＝770nm(≤820nm)，內量子效率高達92.3％(Light.Sci.Appl.,2020,9(1),86)；Sr2ScSbO6:Cr
3+
的峰值波長λ
em
＝890nm(≥850nm),內量子效率高達82％(Sci.China.Mater.,2022,65(3),748
?
756)；而峰值波長介于820～850nm之間的材料發光效率普遍較低，例如：La2MgZrO6:Cr
3+
(λ
em
＝825nm)的內量子效率僅為58％，(Chem.Mater.,2019,31(14),5245
?
5253)。現有材料體系難以解決發射峰值波長位于820～850nm的近紅外材料效率低的問題，限制此類材料的光譜技術應用，故寄望于新材料體系的突破。

技術實現思路

[0004]為了解決上述現有技術存在的不足和缺點，本專利技術的目的在于提供一種碲酸鹽近紅外熒光材料。該碲酸鹽近紅外熒光材料能被460nm的藍光有效激發，發射出峰值波長在820～850nm，可連續變化的近紅外光譜，且發光強度逐漸增強，能滿足基于熒光轉換的近紅外發光二極管的發展需求。
[0005]本專利技術的另一目的在于提供上述碲酸鹽近紅外熒光材料的制備方法。
[0006]本專利技術的再一目的在于提供上述碲酸鹽近紅外熒光材料的應用。
[0007]本專利技術的目的通過下述技術方案來實現：
[0008]一種碲酸鹽近紅外熒光材料，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：M2?
x
TeO6:yCr
3+
；其中M選自In、Sc或Ga中的一種以上；0≤x<2；x＝y且y不等于0。
[0009]優選地，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：M2?
x
TeO6:yCr
3+
；0.0005≤x≤
1.5；0.02≤y≤0.04。
[0010]優選地，所述M為In和Ga時，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：In
m
?
n
Ga
n
TeO6:yCr
3+
，0.001≤n<1；且滿足m+y＝2。
[0011]更為優選地，所述M為In和Ga時，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：In
1.98
?
n
Ga
n
TeO6:yCr
3+
，0.001≤n<1；y＝0.02。
[0012]所述的碲酸鹽近紅外熒光材料的制備方法，包括以下具體步驟：
[0013]S1.將M化合物、Te化合物和Cr化合物研細混合均勻，得混合物；
[0014]S2.將混合物在空氣中置于700～1000℃下燒結4～48h，將產物進行破碎、研細處理，制得碲酸鹽近紅外熒光材料。
[0015]優選地，步驟S1中所述M化合物為氧化銦、氧化鈧或氧化鎵中的一種以上；所述Te化合物為氧化碲；所述Cr化合物為氧化鉻或硝酸鉻。
[0016]所述的碲酸鹽近紅外熒光材料在制備光轉換器件中的應用。
[0017]優選地，所述光轉換器件為近紅外LED器件。
[0018]本專利技術首次將碲酸鹽材料體系選為基質材料，將光學活性元素Cr
3+
溶解在碲酸鹽M2?
x
TeO6(M＝In、Sc或Ga中的一種以上)結晶相中，可得到一種被460nm藍光有效激發，發射峰位于820～850nm的發光效率均高的全新的近紅外材料體系，且發光效率高，當M選為In和Ga時，通過優化Ga的含量從0.1到0.5，可將內量子效率從26％提升到82％，光譜覆蓋范圍廣(700～1300nm)，具有潛在的近紅外光譜技術應用價值。本專利技術的Cr
3+
單摻M2?
x
TeO6(M＝In、Sc或Ga)，或者在此基礎上，通過In、Sc、Ga、In/Ga、Sc/Ga組分改變組成的新組分近紅外材料，以及包含上述主要組分為成分的混合物均屬于本專利技術的范疇。
[0019]與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
[0020]1.本專利技術提供的碲酸鹽近紅外熒光材料首次將材料體系拓展到含Te的材料，且可被藍光450～550nm和紅光600～750nm范圍內的有效激發，激發峰值波長位于450～470nm，能夠適用于商業藍光LED芯片，可應用在近紅外熒光粉轉換發光二極管器件中。
[0021]2.本專利技術提供的碲酸鹽近紅外熒光材料在460nm藍光激發下，發射出峰值波長在820～850nm，可連續變化的近紅外光譜，且發光效率高(30％以上)，具有潛在的商用價值。
[0022]3.本專利技術提供的碲酸鹽近紅外材料制備工藝簡單，合成溫度低，無污染，適宜工業化批量生產。
附圖說明
[0023]圖1為實施例1中Sc
1.96
TeO6:0.04Cr
3+
的XRD圖；
[0024]圖2為實施例1中Sc
1.96
TeO6:0.04Cr
3+
的激發光譜圖；
[0025]圖3為實施例1中Sc
1.96...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種碲酸鹽近紅外熒光材料，其特征在于，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：M2?
x
TeO6:yCr
3+
；其中M選自In、Sc或Ga中的一種以上；0≤x<2；x＝y且y不等于0。2.根據權利要求1所述的碲酸鹽近紅外熒光材料，其特征在于，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：M2?
x
TeO6:yCr
3+
；0.0005≤x≤1.5；0.02≤y≤0.04。3.根據權利要求1所述的碲酸鹽近紅外熒光材料，其特征在于，所述M為In和Ga時，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：In
m
?
n
Ga
n
TeO6:yCr
3+
，0.001≤n<1；且滿足m+y＝2。4.根據權利要求3所述的碲酸鹽近紅外熒光材料，其特征在于，所述M為In和Ga時，所述碲酸鹽近紅外熒光材料的化學式為：In

【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘繼有，曾瀝潿，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：