[发明专利]一种杂化复合荧光粉及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种杂化复合荧光粉及其制备方法和应用，属于功能材料制备技术领域。该荧光粉的结构式为：Ln_3‑xCe_xAl₅O₁₂@SiO₂+dye，其中，Ln选自Y、Gd或Lu中的一种或两种，0x≤0.3，dye代表带吸收黄绿色光而发射宽带红光(峰值≥600nm)的有机染料。本发明还提供一种杂化复合荧光粉的制备方法。本发明还提供上述杂化复合荧光粉在制备白光LED光源、荧光探针、生物成像和荧光传感器领域上的应用。本发明制备方法可控性好，反应温度低，对设备要求低，无污染，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，特别涉及一种杂化复合荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

白光发光二极管(Light emitting diode,LED)可望成为新一代照明光源，具有21世纪绿色光源之称。荧光材料转换的单芯片白光LED具有结构简单、成本低廉的优点，是当前产生白光的主流方案；通过在蓝光InGaN基LED芯片上涂敷荧光材料，将蓝光转化成白光，因此荧光材料是决定白光质量和色彩还原效果的关键因素。理想荧光粉应能够将蓝光转换成包括绿、红在内的光谱成分均衡的长波可见发光，从而与LED透出的部分蓝光合成理想的全色白光，满足理想照明所需的高显色性。

目前，多种基于蓝光LED芯片的单基质转换荧光粉被陆续开发出来，如铝酸盐(如铈激活的钇/镥铝石榴石Y(Lu)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺)、硅酸盐，磷酸盐等。铝酸盐石榴石(Ln₃Al₅O₁₂，LnAG)是一种综合性能(光学、力学、热学)优良的光子材料,其基质稳定，熔点、硬度高，耐电子束、紫外光子轰击。铈(Ce³⁺)激活的LnAG是一种发光效率高(＞75％)，猝灭温度高，发射光谱范围宽(覆盖从绿-黄-到橙红光的可见光谱(FWHM～100nm))，材料物理化学性能稳定的荧光粉，被广泛应用于白光LED照明。由于在LnAG:Ce³⁺荧光粉中Ce³⁺离子的吸收和激发谱与InGaN芯片的蓝色光谱匹配，最大限度满足光子能量转换要求，是制备白光LED最为成熟、最为稳定的荧光粉之一。在目前LED荧光粉市场上LnAG:Ce³⁺荧光粉的地位难以被取代。另外，高效发光的LnAG:Ce³⁺纳米材料在生物医学中也有潜在应用，如荧光标记、生物成像和荧光传感等。

发射黄光的LnAG:Ce³⁺与发射蓝光的LED管芯转换组合仍然是目前实现白光LED的主流商业化路径。这种方案的一个缺点就是荧光粉Ce³⁺的离子发射光谱不具连续光谱特性，主要发射谱带位于黄绿光谱范围(500～600nm)，红光成份明显不足，光谱成份不均衡。封装的白光LED显色指数低(75)，难以满足低色温、暖白光全色照明的要求。另外，红光较短波绿光和蓝光光谱成份有更强的生物组织穿透能力，因此增强红光发射成份，有助于荧光成像等生物医学应用。