[发明专利]一种双钙钛矿型近红外发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双钙钛矿型近红外发光材料，化学组成为Rb₂NaY_1‑xF₆:xCr³⁺，其中，x为掺杂的铬离子相对于钇离子所占的摩尔百分比系数，且0x≤0.15；制备方法：(1)称取氟化铷80‑85份、氟化钠15‑20份、氟化钇55‑40份、氟化铬0‑6份；(2)将称取好的氟化铷、氟化钠、氟化钇、氟化铬加入至研钵中，研磨30分钟以上，使原料充分混匀；(3)将研磨好的原料放入管式炉中，在650‑700℃下高温反应8‑10小时，即得产物。本发明以正三价过渡金属Cr³⁺为掺杂离子，以双钙钛矿型氟化物为基质，制得了一种发射近红外光的发光材料。

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域，更具体的说是涉及一种双钙钛矿型近红外发光材料及其制备方法。

背景技术

卤化物双钙钛矿，通式A₂B^IB^IIIX₆(A和B^I＝Cs，Rb，Ag，K，Na，Li等；B^III＝Al，Ga，In，Sc等；X＝F，Cl，Br或I)，是在卤化物铅基钙钛矿基础上衍生出的双八面体对称结构([B^IX₆]和[B^IIIX₆])交替排列、化学性质稳定、载流子寿命长、无毒、光电性质优良的全无机半导体材料。双钙钛矿型无机化合物晶体结构稳定、光电性能优越，合成途径多样，应用于发光领域时具有较宽的发射峰和可调节的禁带宽度，且成本低廉，故备受关注。

卤钨灯作为传统的近红外光源，响应时间慢、寿命短、体积庞大，因此在应用上受到了限制；AlGaAs近红外光源(LEDs)虽然体积小、寿命长，但却存在发射谱带窄(＜50nm)的缺点。近年来，正三价铬离子激活的卤化物双钙钛矿近红外发光材料因背景噪声低，寿命长，体积小，稳定性好，对人体组织无害等优点受到了科研工作者的关注，被广泛运用在光通讯、食品成分检测、无创组织检测、癌症早期诊断等方面。目前宽带近红外光源的研发因转化效率低、输出功率小、发射谱带不宽，尚不能满足所有应用需求，而解决上述问题的途径之一在于新型高效宽带近红外荧光粉的研制。

因此，开发一种具有高效蓝光吸收、发射谱带宽、稳定性好且制备简单的近红外发光材料具有重要意义。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种双钙钛矿型近红外发光材料及其制备方法，以正三价过渡金属铬离子为发光中心，通过正三价铬离子对基质中正三价钇离子格位的取代，实现化学式组成为Rb₂NaY_1-xF₆:xCr³⁺的发光材料在紫外区、蓝光区的吸收和在近红光区的发射，且Cr³⁺的加入不会改变基质材料的晶格结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双钙钛矿型近红外发光材料，化学组成为Rb₂NaY_1-xF₆:xCr³⁺；其中，x为掺杂的铬离子相对于钇离子所占的摩尔百分比系数，且0x≤0.15。

本发明的有益效果在于，申请人经过大量的实验研究发现，双钙钛矿型氟化物具有晶体结构稳定、熔点高、能带隙宽、结构和形貌多样等特点，是一类优良的发光基质。Cr³⁺在弱八面体氟化物晶体场中，产生宽带的紫外吸收和宽带的蓝光吸收，分别对应于三价铬离子的⁴A_2g→⁴T_1g跃迁和⁴A_2g→⁴T_2g跃迁；在近红外区产生很强的宽带发射，对应于⁴T_2g→⁴A_2g的跃迁。