一种六方铝酸盐近红外发光材料及制备方法、应用

本发明属于近红外发光材料，尤其涉及一种六方铝酸盐近红外发光材料及制备方法、应用。

背景技术：

1、近红外(nir,700-2500nm)光谱技术在夜视、遥控、安全系统等传统领域以及生物成像、植物生长、食品成分识别、虹膜识别、靶向治疗等新兴领域均有着深远影响。将具有宽带nir发光特性的发光材料涂覆在商业蓝光led芯片上，利用芯片所发射出的蓝光激发nir荧光粉可获得宽带nir pc-led光源，很可能取代传统的卤素灯、白炽灯、砷化镓led(窄带近红外发射)和医疗微器件，从而解决高温、大尺寸、高能耗、发射范围窄等相关问题，随着智能设备规模化、多样化以及数据处理多模化，将近红外光谱仪作为一个功能模块集成于便携式智能终端设备，有望解决对日常食品、药物、衣物等的无损检测与即时分析等问题。

2、将成熟的蓝光芯片与可被蓝光激发的近红外发光材料组合成nir pc-led，这是目前获得高近红外电光转换效率的技术之一。现有技术中公开了一系列宽带近红外发光材料及其led器件，六方铝酸镧镁因其优异的物理化学性能、抗热猝灭性能而成为研究的热点，六方铝酸镧镁的分子式为lamgal11o19，其晶体结构为磁铅石型结构，具有p63/mmc空间群，飞利浦公司首先发现了具有磁铅石结构的镧镁铝镓酸盐，并掺杂mn2+实现了绿光发射(luminescence of mn2+in srga12o19,lamgga11o19,and baga12o19,j.verstegen等，journalof solid state,1972年，第7卷，第468-473页)；专利申请cn87104688a公开了cr3+掺杂的lamgal11o19的单晶，用作激光器；文献(highly efficient near-infrared phosphorlamgga11o19:cr3+,s.liu等，inorganic chemistry frontiers，2020年，第7卷，第1467-1473页)报道了cr3+掺杂的lamgga11o19粉末的近红外发光性能；文献(energy transfers in thepotential laser materials lma:ce,nd and lma:cr,ce,nd(lma＝lamgal11o19),b.viana,等，journal of materials science，1992年，第27卷，第813-816页)报道了cr3+掺杂的lamgal11o19单晶的发光性能；专利申请cn110003909a公布了一种基于lamgga11o19的cr3+激活近红外荧光粉，然而以上技术方案中的荧光粉量子效率普遍较低，无法实现100％的内量子效率，同时热稳定性也亟需提高。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种六方铝酸盐近红外发光材料，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，一种六方铝酸盐近红外发光材料，所述发光材料的化学通式为lamg1-xmnxal11-11ycr11yo19，其中x＝20％，0＜y≤0.9％。

3、本发明实施例的另一目的在于提供一种六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)根据化学通式lamg1-xmnxal11-11ycr11yo19，按照原料中各元素摩尔比la:mg:mn:al:cr＝1:1-x:x:11-11y:11y称取各原料，其中x＝20％，0＜y≤0.9％，所述原料分别为含la、mg、mn、al、cr元素的化合物；

5、(2)将称好的原料加入无水乙醇充分研磨，研磨至酒精挥发得到均匀的粉末，将研磨好的粉末在还原气氛中高温煅烧，随后缓慢降至室温直至冷却，即得到所述六方铝酸盐近红外发光材料。

6、优选地，所述含la元素的化合物为la2o3、la2(co3)3、la(no3)3中的一种或多种。

7、优选地，所述含mg元素的化合物为mgo、mgco3、mg(oh)2中的一种或多种。

8、优选地，所述含mn元素的化合物为mno、mno2、mnco3中的一种或多种。

9、优选地，所述含al元素的化合物为al2o3、al2(co3)3、al(oh)3中的一种或多种。

10、优选地，所述含cr元素的化合物为cr2o3、cr(oh)3、cr2(so4)3中的一种或多种。

11、优选地，步骤(2)中，所述高温煅烧的温度为1600℃，时间为4h。

12、本发明实施例的又一目的在于提供一种六方铝酸盐近红外发光材料在制备光转换器件中的应用。

13、优选地，所述光转换器件为近红外led器件。

14、本发明实施例提供的一种六方铝酸盐近红外发光材料化学通式为lamg1-xmnxal11-11ycr11yo19，其中，x为mn2+离子替换mg2+离子的摩尔数，且x＝20％，y为cr3+离子替换al3+离子的摩尔数，且0＜y≤0.9％，该近红外发光材料是以六方铝酸盐为基质、以mn2+离子为敏化剂、以cr3+离子为激活剂，通过调整掺杂量，实现mn2+离子向cr3+离子的高效能量传递，使该发光材料内量子效率大大提高，其最佳内量子效率可以达到100％；

15、本发明实施例采用的原料资源储量丰富，制备方法简单易行，物化稳定性良好，荧光寿命理想，绿色无污染。

技术特征：

1.一种六方铝酸盐近红外发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学通式为lamg1-xmnxal11-11ycr11yo19，其中x＝20％，0＜y≤0.9％。

2.一种如权利要求1所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述含la元素的化合物为la2o3、la2(co3)3、la(no3)3中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述含mg元素的化合物为mgo、mgco3、mg(oh)2中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述含mn元素的化合物为mno、mno2、mnco3中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述含al元素的化合物为al2o3、al2(co3)3、al(oh)3中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，所述含cr元素的化合物为cr2o3、cr(oh)3、cr2(so4)3中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高温煅烧的温度为1600℃，时间为4h。

9.一种如权利要求1所述的六方铝酸盐近红外发光材料在制备光转换器件中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述光转换器件为近红外led器件。

技术总结本发明适用于近红外发光材料技术领域，提供了一种六方铝酸盐近红外发光材料，所述发光材料的化学通式为LaMg<subgt;1‑x</subgt;Mn<subgt;x</subgt;Al<subgt;11‑11y</subgt;Cr<subgt;11y</subgt;O<subgt;19</subgt;，其中x＝20％，0＜y≤0.9％。本发明还提供了一种六方铝酸盐近红外发光材料的制备方法。本发明还提供了一种六方铝酸盐近红外发光材料在制备光转换器件中的应用。本发明以六方铝酸盐为基质、以Mn<supgt;2+</supgt;离子为敏化剂、以Cr<supgt;3+</supgt;离子为激活剂，通过调整掺杂量，实现Mn<supgt;2+</supgt;离子向Cr<supgt;3+</supgt;离子的高效能量传递，使该发光材料内量子效率大大提高，其最佳内量子效率可以达到100％，采用的原料资源储量丰富，制备方法简单易行，物化稳定性良好，荧光寿命理想，绿色无污染。技术研发人员：王闯,朱革,董玉娟,刘召江,刘皓,董恩来受保护的技术使用者：渤海大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11