锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉及其制备方法和应用

本发明属于发光材料制备，涉及锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术：

1、众所周知，光不仅为植物的生长提供能量，还能作为光信号被植物体内的光敏色素接收，从而调节植物的发芽、开花、结果等生长节律。研究表明，植物色素对光的需求主要集中在蓝色(400～520nm)、红色(610～680nm)和深红色(680～780nm)区域。这是由于蓝光、红光和深红光分别控制植物的光合作用、向光性和光形态变化。因此，合适的人工光源可以有效提高作物产量和品质。目前，通过不同的人工光源控制植物生长的温室产业在农业和园林业得到了广泛的发展，并由此来满足人们不同的需求。

2、荧光粉作为一种光致发光材料，可适用于人工光源中。近年来，各种蓝色和红色荧光粉被广泛应用于人工光源中用于室内植物栽培，以提供植物所需的光，从而提高单位种植面积。其中，对商用红色荧光粉的研究主要集中在eu3+/sm3+激活的化合物和eu2+激活的氮化物上。然而，由于eu3+/sm3+离子的红光发射与植物吸收所需的远红光不匹配，以及eu2+活化氮化物的严格合成条件，严重阻碍了它们的发展。为了提高照明的质量，迫切需要开发出新型高效的深红色(远红光)荧光粉用于室内植物栽培。

3、mn4+具有覆盖紫外到蓝光区的宽带吸收，由于2eg→4a2g的跃迁，mn4+能够发出600～800nm范围内的特征荧光，再加上其储量丰富、环境友好，从而在制备深红色荧光粉方面引起了研究者的广泛兴趣。cn112480918a公开了一种掺锰的深红光荧光粉材料及其制备方法。该材料的化学通式为：a2-2xcab’1-xo6：2xr3+，xmn4+，其中：a为sr、ba的其中一种；b’为mo、w的其中一种；r为la、gd、eu、y、sm、nd、dy其中一种；x取值范围为0.001≤x≤0.130。其作为灯用荧光粉可用于led照明及助植物生长用人工光源领域。cn113528137a公开了一种mn掺杂的用于led植物生长用深红色发光材料及其制备方法和应用。该材料的结构式为：sr2insb1-xo6：xmn4+，其中，0.0005≤x≤0.015。该深红色发光材料可被近紫外光有效激发，能发射波长范围在600～750nm的深红色光，是一种优异的可用在植物栽培中的深红光材料。

4、针对目前匹配植物生长所需深红光(680～780nm)发光材料的研究仍然相对匮乏，继续开发性能优异且与植物色素吸收光谱相匹配的深红光发光材料将具有深远的意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉；本发明的目的之二在于提供一种锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉的制备方法；本发明的目的之三在于提供该锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉在制备植物生长照明led或荧光温度计方面的应用

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、1.一种锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉，所述双钙钛矿深红色荧光粉的化学组成通式为ba2lusbo6：xmn4+，yna+；

4、其中ba2lusbo6为基质材料，mn4+为激活离子，na+为价态补偿离子；x为mn4+的摩尔百分含量，取值为0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％中的任意一值；y为na+的摩尔百分含量，取值为0％、0.3％、0.5％、1％、3％中的任意一值。

5、2.所述锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉的制备方法，所述制备方法如下：

6、(1)以含钡元素的化合物、含镥元素的化合物、含锑元素的化合物、含锰元素的化合物和含钠元素的化合物为原料，按照各元素在化学组成通式ba2lusbo6：xmn4+，yna+中的化学计量比进行称重配料，混合后充分研磨，得到均匀的混合物；

7、(2)将步骤(1)中所述混合物升温至1400℃后保温8h进行高温烧结反应，反应结束后经自然冷却至室温、研磨，即可得到锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉。

8、优选的，步骤(1)中所述含钡元素的化合物为baco3。

9、优选的，步骤(1)中所述含镥元素的化合物为lu2o3。

10、优选的，步骤(1)中所述含锑元素的化合物为sb2o3。

11、优选的，步骤(1)中所述含锰元素的化合物为mnco3。

12、优选的，步骤(1)中所述含钠元素的化合物为na2co3。

13、3.所述锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉在制备植物生长照明led或荧光温度计中的应用。

14、本发明的有益效果在于：本发明提供了一种锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉。该荧光粉的化学组成通式为ba2lusbo6：xmn4+，yna+(x＝0.1％、0.3％、0.5％、0.7％或0.9％；y＝0％、0.3％、0.5％、1％或3％)。其以具有双钙钛矿结构的ba2lusbo6为基质材料、以储量丰富，环境友好的mn4+作为激活离子，当荧光粉中含有na+时，na+作价态补偿离子。该荧光粉的激发光谱范围为200～600nm，发射光谱范围为600～800nm，发射峰位于700nm处，与植物体光敏色素的吸收波段相吻合。mn4+进入基质晶格中取代sb5+，从而占据八面体格位产生稳定的发光，na+掺杂对锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉进行价态补偿，能够解决价态不匹配导致的缺陷产生，有助于提高荧光粉的发光效率，最终使得该荧光粉极其适用于植物生长照明led中。此外，实验结果表明该荧光粉的发光行为(荧光寿命和发射光谱)对温度的依赖性显示出良好的温度传感特性，因此，该荧光粉也有望应用于基于荧光强度比和荧光寿命的光学温度计中。

15、本发明还提供了一种锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉的制备方法。该制备方法具有生产成本低、生产条件简单、适合工业化生产的优点。

16、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉，其特征在于：所述双钙钛矿深红色荧光粉的化学组成通式为ba2lusbo6：xmn4+，yna+；

2.权利要求1所述的锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含钡元素的化合物为baco3。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含镥元素的化合物为lu2o3。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含锑元素的化合物为sb2o3。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含锰元素的化合物为mnco3。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含钠元素的化合物为na2co3。

8.权利要求1所述的锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉在制备植物生长照明led或荧光温度计中的应用。

技术总结本发明涉及锰离子激活的双钙钛矿深红色荧光粉及其制备方法和应用，属于发光材料制备技术领域。该荧光粉的化学组成通式为Ba<subgt;2</subgt;LuSbO<subgt;6</subgt;：xMn<supgt;4+</supgt;，yNa<supgt;+</supgt;(x＝0.1％、0.3％、0.5％、0.7％或0.9％；y＝0％、0.3％、0.5％、1％或3％)。在紫外光激发下，该荧光粉的发射光谱范围为600～800nm，发射峰位于700nm处，与植物体光敏色素的吸收波段相吻合，从而极其适用于植物生长照明LED中。实验结果表明，该荧光粉的发光行为(寿命和发射光谱)还对温度的依赖性显示出良好的温度传感特性，因此其也有望应用于荧光温度计中。此外，该荧光粉的制备方法简单，制备成本低，适合扩大化生产。技术研发人员：李丽,李红,周贤菊,汪永杰,谢广新,相国涛,江莎,凌发令,高华静受保护的技术使用者：重庆邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11