[发明专利]一种宽带发射红外荧光粉及其制备方法

说明书

本发明提供一种宽带发射红外荧光粉及其制备方法，其化学表达式为：CaSc_1‑xCr_xAlSiO₆，其中0x≤0.05。该荧光粉的制备方法包括以下步骤：按化学式中Ca、Sc、Cr、Si和Al离子的化学计量比称取反应原料，将其混于混料罐中；将混匀的原料进行煅烧，温度为1300～1500℃，煅烧时间为2～6h。然后冷却至200℃以下，取出，破碎，研磨，得到荧光粉。本发明荧光粉在450nm蓝光激发下，发出680‑1200nm的近红外光，其半高宽可达到202nm，可满足近红外照明和检测的需求，亦可应用于红外夜视、食品检测和生物活体成像等方面。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，具体涉及一种宽带发射红外荧光粉及其制备方法。

背景技术

近红外光指波长在700-2500nm的电磁波，近红外光在人脸识别、机器视觉、安保、智能控制、食品检测等领域展现出了广阔的应用前景。近年来，如何把近红外光源集成到手机等便携设备，便于对食品和身体进行随时检测，成为了学术界和工业界的研究热点。目前的红外光源主要有卤钨灯，其发射光谱很宽，覆盖可见光和近红外光。最近，近红外LED发展较快，已有大量产品在市面上存在，以850nm窄带LED和940nm窄带LED两种为主。

卤钨灯体积较大，很难集成到手机等小型设备里面。另一方面，目前传统光源卤钨灯的光谱有相当大的一部分落在可见光区域，对于红外应用无实质贡献，所以卤钨灯的功耗过大。LED有功耗低、响应快、寿命长、体积小等优点。850nm和940nm等波长的近红外LED拥有较高的电光转换效率和极为集中的光谱分布，但LED发光光谱相对较窄(50nm),需采取多芯片集合的方案来拓宽发光光谱，由于每一个芯片都需要独立的供电电路，成本高且稳定性差。蓝光LED芯片和宽带近红外荧光粉的组合可以一定程度上解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种宽带发射红外荧光粉及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种宽带发射红外荧光粉，所述荧光粉的化学表达式为：CaSc_1-xCr_xAlSiO₆，其中0x≤0.05。

发明人通过研究发现，本发明荧光粉在450nm蓝光激发下，发出680-1200nm的近红外光，其半高宽可达到202nm，可满足近红外照明和检测的需求。

进一步地，所述化学表达式中0x≤0.01。发明人通过研究发现，当化学表达式中0x≤0.01时，荧光粉的发光强度更佳。

进一步地，所述化学表达式中x＝0.005。发明人通过研究发现，当x＝0.005时，本发明荧光粉适合于蓝光(460nm)芯片激发，发射出峰值在925nm，覆盖680-1200nm的宽峰近红外光，发光强度最高。

本发明还提供上述宽带发射红外荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照宽带发射荧光粉的化学表达式中Ca²⁺、Sc³⁺、Cr³⁺、Al³⁺和Si⁴⁺的化学计量比称取反应原料；

(2)将步骤(1)称取的反应原料混合均匀，然后在1300～1500℃下煅烧、冷却，将煅烧产物破碎研磨后得到所述荧光粉。

进一步地，所述Ca²⁺的反应原料为碳酸钙、氧化钙和硝酸钙中的一种；所述Sc³⁺的反应原料为三氧化二钪或硝酸钪；所述Cr³⁺的反应原料为三氧化二铬或硝酸铬；所述Al³⁺的反应原料为三氧化二铝或硝酸铝；所述Si⁴⁺的反应原料为四硅酸乙酯或二氧化硅。