[发明专利]一种红光荧光粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种红光荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉化学组成为：A_1‑αB_αC_3‑x‑βM_0.5βN_0.5β(BO₃)₄:xCr³⁺；A包括La、Lu中至少一种，B包括Nd、Sc中至少一种，C包括Al、Ga、In中至少一种，M包括Li、Na、K中至少一种，N包括Mg、Zn、Ca、Sr、Ba中至少一种，0.01≤x≤0.05，0≤α≤0.25，0≤β≤0.5。本发明荧光粉红光发射范围为600‑800nm；具有极高的量子产率；在150℃工作温度下能保持优异的稳定性；LED器件持续点亮2000h后未发生衰减；弥补现有LED植物生长灯在深红光区域发光缺失，有利于增强植物光合作用，促进植物生长。

技术领域

本发明涉及发光材料及其制备技术领域，尤其涉及一种蓝光激发的红光荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

植物工厂(Plant factory)是一种高效的农业系统，在封闭的环境中运行，具有不受天气条件影响，生产环境清洁等优点。传统的大田作物栽培过程容易受到环境和极端天气的影响，导致生长发育滞后、生育周期长，而植物工厂就完全避免了这些因素的困扰，为作物的生长创造优良的生长环境条件，促进快速生长与结实。万物生长离不开光，植物工厂内的“阳光”来自于定制的多光谱智能LED，其具有发光性能高、工作寿命长、能源效率高、物理化学稳定性高、环境友好等优点。人工光源的性能和供光策略对其作物生产和经济效益具有重要影响，光谱组成是影响植物工厂内植物生长的重要光环境因子，植物在全波谱的自然光下进化而来，不同波段的光谱组成对植物的影响各不相同。根据植物色素的吸收光谱，叶绿素A和叶绿素B吸收450nm蓝光和650nm红光，光敏色素P_R和P_FR吸收660nm红光和730nm远红光。目前获得植物生长LED灯的主要方法有两种：商用紫外芯片+红光荧光粉或商用蓝光芯片+红光荧光粉，而一些商用红光荧光粉(如CaAlSiN₃：Eu²⁺，Sr₂Si₅N₈：Eu²⁺，K₂SiF₆：Mn⁴⁺等)制备条件苛刻，原料毒性大，在农业领域应用受到限制。传统的高温固相法能批量制备，过程相对简单。其次，固相合成的荧光粉通常具有较高的物理化学稳定性，具有商业化前景。此外，Cr³⁺激活荧光粉的研究往往集中在食品工业、生物成像和医学领域(近红外光)，在植物生长灯中的应用(远红光)仍存在空白。在此背景下，通过简单的制备方法合成高性能的红光荧光粉用于农业领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种植物生长灯用红光荧光粉和一种上述荧光粉的制备方法及应用。该类荧光粉的激发峰位可与商业InGaN蓝光芯片相匹配；发射范围600-800nm；具有极高的量子效率；在150℃的工作温度下能保持较高的稳定性，LED器件持续点亮2000h后未发生衰减。同时，该材料的制备方法简单，合成温度较低，原料价格便宜，便于大规模生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种红光荧光粉，其化学组成为：

A_1-αB_αC_3-x-βM_0.5βN_0.5β(BO₃)₄:xCr³⁺；A包括La、Lu中至少一种，B包括Nd、Sc中至少一种，C包括Al、Ga、In中至少一种，M包括Li、Na、K中至少一种，N包括Mg、Zn、Ca、Sr、Ba中至少一种，0.01≤x≤0.05，0≤α≤0.25，0≤β≤0.5。