本發(fā)明屬于發(fā)光材料，具體涉及一種超寬帶近紅外發(fā)光材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、近紅外光（700~1700?nm）因其在生物醫(yī)學、食品安全、環(huán)境監(jiān)測等領域的潛在應用價值，近年來在科學研究和工業(yè)領域得到了廣泛關注。尤其是在美容醫(yī)療、食品安全檢測、光通信、夜視監(jiān)控、以及精細農業(yè)等領域，近紅外光展現出重要的商業(yè)前景。近紅外光能夠穿透皮膚、植物等物體，實現無損檢測和深層成分分析，因此，在非侵入性檢測技術中，尤其是對復雜生物體的成分分析，近紅外光的優(yōu)勢尤為突出。

2、近紅外光源的關鍵之一是發(fā)光二極管（led）技術，尤其是近紅外熒光粉轉換型發(fā)光二極管（near-infrared?phosphor-converted?led，nir-pc-led）。這種技術通過將近紅外光的發(fā)射和熒光轉換效應相結合，使其成為一種理想的近紅外光源。其工作原理是通過使用熒光粉將短波長的光轉化為長波長的近紅外光，從而實現對近紅外光的發(fā)射控制。相較于傳統的光源，近紅外熒光粉轉換型發(fā)光二極管具有更高的效率、更長的使用壽命和更好的穩(wěn)定性。因此，它被廣泛認為是未來近紅外光源的重要技術路徑。

3、然而，要實現高效且寬帶的近紅外熒光粉，仍然面臨許多技術難題。特別是如何將熒光粉的發(fā)射波長拓展到超過1000?nm，并且在整個波段內保持較高的發(fā)射效率和良好的光譜連續(xù)性。當前，許多近紅外發(fā)光材料的發(fā)射波長通常難以突破1000?nm，這對于精確的光譜分析和深層次的有機物成分檢測造成了極大的障礙。

4、例如，已有的中國專利（cn?116769483?a）公開了一種新型石榴石結構寬帶近紅外發(fā)光材料及其制成的光源，其化學式為axb3-xmgxc2-x(si，ge)3o12: ace3+, bcr3+, cm，m為ni、yb、nd、dy和er等中的一種或幾種組合，并成功通過多種離子共摻雜的方式將其發(fā)射波長提升至超過1000?nm，達到了部分近紅外光譜的要求。然而，該發(fā)光材料在900~1100?nm的波段仍然表現出較為嚴重的窄帶不連續(xù)現象，導致其無法實現精準的有機物成分識別。在食品新鮮程度、有機物無損檢測、光熱治療等領域都需要發(fā)射范圍更廣的高性能近紅外光源。但現有的近紅外熒光粉具有發(fā)射譜帶窄、半峰寬不夠寬的缺陷，嚴重阻礙了近紅外熒光粉轉換型發(fā)光二極管技術的發(fā)展前景。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種超寬帶近紅外發(fā)光材料及其制備方法和應用，以解決現有技術中的問題，本發(fā)明能夠拓寬發(fā)射光譜覆蓋范圍，實現700~1650?nm的連續(xù)超寬帶發(fā)射，其發(fā)射峰位于820?nm和1450?nm，且累計半峰寬達到590?nm。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種超寬帶近紅外發(fā)光材料，所述近紅外發(fā)光材料為具有尖晶石結構；所述近紅外發(fā)光材料的化學通式為mg5-yga2-xsn2o12:xcr3+,yni2+；其中，0.005≤x≤0.3，0≤y≤0.06。

4、優(yōu)選的，所述近紅外發(fā)光材料的激發(fā)波長范圍為400~650?nm。

5、優(yōu)選的，所述近紅外發(fā)光材料的發(fā)射波長范圍為700~1650?nm。

6、第二方面，本發(fā)明提供一種超寬帶近紅外發(fā)光材料的制備方法，包括：將鎂源、鎵源、錫源、鉻源和鎳源混合，經過研磨、燒結、破碎和二次研磨后得到所述近紅外發(fā)光材料。

7、優(yōu)選的，所述鎂源為含鎂的氧化物。

8、優(yōu)選的，所述鎵源為含鎵的氧化物。

9、優(yōu)選的，所述錫源為含錫的氧化物。

10、優(yōu)選的，所述鉻源為含鉻的氧化物。

11、優(yōu)選的，所選鎳源為含鎳的氧化物。

12、第三方面，本發(fā)明提供一種超寬帶近紅外發(fā)光材料在發(fā)光材料領域的應用；所述近紅外發(fā)光材料用于制備近紅外光源。

13、與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

14、本發(fā)明通過控制各元素的比例調諧發(fā)射光譜特征，能在藍光激發(fā)下同時獲得820nm和1450?nm兩個發(fā)射峰，得到一個連續(xù)的超寬帶近紅外發(fā)射。通過單獨摻雜cr3+，使得近紅外發(fā)光材料藍光激發(fā)下的發(fā)射光譜覆蓋700~1200?nm，最佳發(fā)射波長為820?nm，半峰寬為270?nm。通過cr3+和ni2+共摻雜，使cr3+作為敏化劑向ni2+進行能量傳遞，在藍光激發(fā)下均保留了cr3+和ni2+的發(fā)射帶，形成了820?nm和1450?nm雙模寬帶近紅外發(fā)射，發(fā)射光譜覆蓋700~1650?nm，發(fā)射波長的強度和位置可調，且累計半峰寬達到590?nm，極大拓寬了熒光材料的應用范圍。

技術特征：

1.一種超寬帶近紅外發(fā)光材料，其特征在于，所述近紅外發(fā)光材料為具有尖晶石結構；所述近紅外發(fā)光材料的化學通式為mg5-yga2-xsn2o12:xcr3+,yni2+；其中，0.005≤x≤0.3，0≤y≤0.06。

2.根據權利要求1所述的一種超寬帶近紅外發(fā)光材料，其特征在于，所述近紅外發(fā)光材料的激發(fā)波長范圍為400~650?nm。

3.根據權利要求1所述的一種超寬帶近紅外發(fā)光材料，其特征在于，所述近紅外發(fā)光材料的發(fā)射波長范圍為700~1650?nm。

4.根據權利要求1~3任一項所述的超寬帶近紅外發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括：將鎂源、鎵源、錫源、鉻源和鎳源混合，經過研磨、燒結、破碎和二次研磨后得到所述近紅外發(fā)光材料。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎂源為含鎂的氧化物。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎵源為含鎵的氧化物。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述錫源為含錫的氧化物。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鉻源為含鉻的氧化物。

9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所選鎳源為含鎳的氧化物。

10.根據權利要求1~3任一項所述的超寬帶近紅外發(fā)光材料在發(fā)光材料領域的應用；所述近紅外發(fā)光材料用于制備近紅外光源。

技術總結
本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術領域，具體涉及一種超寬帶近紅外發(fā)光材料及其制備方法和應用；本發(fā)明制備方法包括：將鎂源、鎵源、錫源、鉻源和鎳源混合，經過研磨、燒結、破碎和二次研磨后得到所述近紅外發(fā)光材料；所述近紅外發(fā)光材料為具有尖晶石結構；其化學通式為Mg<subgt;5?y</subgt;Ga<subgt;2?</subgt;<subgt;x</subgt;Sn<subgt;2</subgt;O<subgt;12</subgt;:xCr<supgt;3+</supgt;,yNi<supgt;2+</supgt;；其中，0.005≤x≤0.3，0≤y≤0.06。本發(fā)明所述近紅外發(fā)光材料能夠拓寬發(fā)射光譜覆蓋范圍，實現700~1650?nm的連續(xù)超寬帶發(fā)射，且累計半峰寬達到590?nm。

技術研發(fā)人員：葛萬銀,謝鑫
受保護的技術使用者：陜西科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24