[发明专利]一种可被紫外光和蓝光激发的植物栽培LED用深红光发射荧光材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种可被紫外光和蓝光激发的植物栽培LED用深红色荧光材料及其制备方法。该荧光材料的化学组分通式为K_0.5La_0.5AMgW_1‑xO₆:xMn⁴⁺，其中0.001≤x≤0.03，A为Sr或Ca。其采用高温固相法制备，合成工艺简单，生产成本低，化学性质稳定，并且生产过程对环境友好。该荧光材料可被300～570nm波段的光有效激发，发出650～800nm的远红光，与植物光敏色素P_FR的主要吸收波长(650～760nm)重合。其中，紫外光波段激发峰位于367nm左右，蓝光波段激发峰位于467nm左右，在367nm紫外光激发下的最大量子效率能够达到92.5％。

技术领域

本发明属于固体发光材料领域，涉及一种可被紫外光和蓝光激发的植物栽培LED用深红光发射荧光材料及其制备方法。

背景技术

光是植物光合作用和光形态发生必不可少的。其中红光与远红光分别能被光敏色素P_R和P_FR吸收，两者相互转换，在调节植物种子萌发、幼苗生长、茎的伸长、子叶伸展直至开花控制等都起着关键性的作用。而随着室内植物栽培的发展，在现代温室工厂中基于发光二极管(LED)的植物生长灯已广泛用于农业和园艺。荧光转换型LED可以通过使用荧光粉来调节光谱组成，使其与植物光敏色素的吸收光谱相匹配，从而为植物的生长和发育创造合适的光照环境，这可以大大降低成本并显着提高作物质量。因此，开发与之相匹配的远红光荧光粉必定有着广阔的应用前景。

中国发明CN201910627112.2公开了一种用于LED植物生长灯的深红色荧光粉材料，RX₃(BO₃)₄:yCr；其中R为La、Lu、Gd、Y、Nd中至少一种，X为Al、Ga、Sc中至少一种，其中0.005≤y≤0.2，其可被蓝光(380-500nm)有效激发，发射650nm～900nm范围的深红及近红外光。中国发明CN201810488356.2公开了一种深红色荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉的化学分子式为Y_3-xLa_xAl5O12:Mn，可被280～400nm波长范围的紫外光激发，发射出630～750nm的红光。尽管新的可用于植物生长灯的深红色LED荧光粉不断涌现，但其发光效率依然需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于公开提供一种化学性质稳定，能被紫外光和蓝光激发的植物栽培LED用深红光发射荧光材料及其制备方法。

本发明的植物栽培LED用深红光发射荧光材料紫外波段激发峰位于320～390nm，蓝光波段激发峰位于420～500nm，同时其发射光位于650～800nm，与植物叶绿素和光敏色素吸收谱有很大重叠。

本发明重新设计和调整A₂MgWO₆(A为Sr或Ca)双钙钛矿材料的A位点阳离子，采用双离子替位方式调节了[WO₆]八面体的局部晶体环境，使其利于Mn⁴⁺发光，从而得到一种高效的Mn⁴⁺激活的深红色荧光材料。该荧光材料的化学组分通式为K_0.5La_0.5AMgW_1-xO₆:xMn⁴⁺，其中0.001≤x≤0.03，A为Sr或Ca。发射峰位于692～698nm，且当x＝0.015时，发光强度达到最大值。

上述植物栽培LED用深红光发射荧光材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称样：按通式K_0.5La_0.5AMgW_1-xO₆:xMn⁴⁺，其中0.001≤x≤0.03，A为Sr或Ca，所对应的化学计量比称取原料碳酸钾、氧化镧、碳酸锶或碳酸钙、三氧化钨和碳酸锰；