[发明专利]一种近红外区力致发光荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种近红外区力致发光荧光粉，表达通式为Ca_(1‑x)ZnOS:xNd³⁺，其中0.05％≤x≤1.0％。本发明还公开了上述近红外区力致发光荧光粉的制备方法：(1)按各元素摩尔配比分别称取含钙化合物、含硫化合物、含锌化合物及含钕化合物作为原料；(2)将步骤(1)称取的原料研磨均匀后，在保护性气氛或真空下焙烧；(3)将焙烧后的样品取出，研磨即得到近红外区力致发光荧光粉。本发明的荧光粉在摩擦力及压力下的力致发光峰位于900～1400nm近红外光谱区，在近红外发光也可以被紫外区，500～550nm的黄光，600nm附近的橙红光及808nm激光有效激发。

技术领域

本发明涉及发光材料，特别涉及一种近红外区力致发光荧光粉及其制备方法。

背景技术

发光是物体内部以某种方式吸收能量后转化为非平衡辐射的过程，发光能用许多方式激发，如为人们所熟知的紫外光激发的光致发光、电子束激发的阴极射线发光、电激发的电致发光、热激发的热释发光等。但对于力致发光，即材料在机械外力等作用下的发光现象研究相对较少，随着近20多年的不断探索，研究者们已经发现并制备了多种具有力致发光性能的荧光粉。其具有成本低廉、发光性能稳定、发光强度与所受到的应力大小成正比等优势，在检测应力大小及其分布等领域极具有应用前景。

无机化合物领域，在多种氧化物、氟化物、硫化物、磷酸盐、硅酸盐、铝酸盐、锡酸盐、氮氧化物、硫氧化物等基质中都发现了力致发光现象，掺杂离子集中于过渡金属Mn²⁺离子和多种稀土离子。但是，目前发现的力致发光波段却仅仅局限于从紫外光、蓝光、绿光到红光的可见光波段。近红外发光的力致发光荧光粉却迟迟没有报道。与可见光相比，近红外光具有较强的穿透性，例如在生物透过窗口(700～1000nm和1100～1350nm)具有很好的深组织透过率，对血红蛋白能够选择性的吸收，在疾病的诊断及治疗方面应用广泛。近红外光还具有多种检测本领，被广泛应用于石油工业、农业与食品业及生命科学制药业等。此外，力致发光荧光粉可以作为一种应力探测器用于建筑物的结构安全监测领域，实时反应建筑物或某些机械部件在工作状态下受到的应力大小及其分布。相比较于可见光，近红外光对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥具有很好地透过性，能够进一步监测建筑物内部的应力分布甚至微裂纹的扩展情况。因此，开发在近红外区具有力致发光的荧光粉将大大拓展力致发光材料在其他领域的应用。

发明内容

为了克服现有技术的力致发光荧光粉的发光仅仅局限于可见波段的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种近红外区力致发光荧光粉，力致发光峰位于900～1400nm光谱区，发光主峰分别为910nm，1094nm及1390nm。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种近红外区力致发光荧光粉，表达通式为Ca_(1-x)ZnOS:xNd³⁺，其中0.05％≤x≤1.0％。

所述的近红外区力致发光荧光粉，晶体结构属于六方晶系，发光离子为Nd³⁺离子。

所述的近红外区力致发光荧光粉，力致发光峰位于900～1400nm光谱区，发光主峰分别为910nm，1094nm及1390nm。

一种近红外区力致发光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按各元素摩尔配比Ca:Zn:S:Nd＝1-x:1:1:x，其中0.05％≤x≤1.0％；分别称取含钙化合物、含硫化合物、含锌化合物及含钕化合物作为原料；

(2)将步骤(1)称取的原料研磨均匀后，在保护性气氛或真空下焙烧，温度为1000～1200℃，时间为2～10小时；

(3)将步骤(2)中焙烧后的样品取出，研磨即得到近红外区力致发光荧光粉。

步骤(1)所述保护性气氛为氩气气氛或氮气气氛。