技术领域
[0001] 本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种荧光粉及其制备方法与发光装置。
相关背景技术
[0002] 近年来，近红外(NIR)光源广泛应用于生物成像、夜间监视和信息检测等领域。热辐射近红外光源如氙灯、卤素灯等由于电光转换效率低、体积大，制约了近红外光源在日常生活和工业生产中的应用。主流的解决方法是通过光转化的荧光材料加上蓝光芯片复合形成荧光粉转换LED(pc‑LED)光源，因其经济、微型化和电光转换效率高等优点，逐渐成为领域的研究热点。pc‑LED光源设备结合NIR光谱和成像技术，基于近红外光(NIR，700‑1700nm)高穿透性以及对有机基团的特征吸收响应，可实现物质检测、生物影像分析和信息识别等功能应用。目前，因为缺少高效、宽谱带、覆盖1000～1700nm波段的光转换材料及相应的NIR光源设备，特别是较长波段如1400～1700nm的宽带光源设备，使得近红外光谱分析与检测领域研究受限。
[0003] 通常，NIR光源的发射谱越宽，NIR光谱及成像技术能够探测和分析的物质种类越多。因此，开发具备高输出功率、可蓝光激发及高稳定性能的宽带近红外发光材料，是当前推动NIR光谱学及成像技术领域发展的关键性问题，进而，推动新型宽带NIR发光材料的研发与设计，使NIR发光材料在兼顾效率，即发光强度高的基础上覆盖更宽的NIR发射范围具有重要的研究意义。
[0004] 通过过渡金属Ni、Cr、Co等离子掺杂或共掺的方式是开发1000～1700nm波段NIR无机发光材料及相应光源器件的主流策略，现有技术公开了一种可选为含Ca、Y、Ge、Cr、O的氧化物近红外发光材料，其在460nm蓝光激发下的发射波长范围为700～1300nm，但其没有较宽的发射带，发射峰在930nm附近，不能达到更高的发射峰，应用受限。
[0005] 因此，开发一种具有宽发射带在1400～1700nm，发射峰在1500nm的荧光粉具有重要的研究意义和更广泛的应用价值。
具体实施方式
[0061] 下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
[0062] 实施例1一种荧光粉
[0063] 本实施例中提供一种Ni2+、Sb3+共掺杂的荧光粉CaY1.6Mg1.7Ge3O12:0.3Ni2+,0.4Sb3+。2+ 3+
其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni ，Sb 的掺杂量分别为30mo1％、40mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化锑(Sb2O3)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Sb＝1:1.6:1.7:3:0.3:0.4。
[0064] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1200℃高温灼烧24小时，随后自然冷却至室温，将样品取出研磨120min左右，即得到宽带近红外荧光粉CaY1.6Mg1.7Ge3O12:2+ 3+
0.3Ni ,0.4Sb 。
[0065] 实施例2一种荧光粉
[0066] 本实施例中提供一种Ni2+、Sb3+共掺杂的荧光粉CaY1.6Mg1.6Ge3O12:0.4Ni2+,0.4Sb3+。2+ 3+
其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和Sb 的掺杂量分别为40mo1％、40mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化锑(Sb2O3)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Sb＝1:1.6:1.6:3:0.4:0.4。
[0067] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1400℃高温灼烧12小时，随后自然冷却至室温,将样品取出研磨15min左右,即得到宽带近红外荧光粉CaY1.6Mg1.6Ge3O12:2+ 3+
0.4Ni ,0.4Sb 。
[0068] 实施例3一种荧光粉
[0069] 本实施例中提供一种Ni2+、Sb3+共掺杂的荧光粉CaY1.6Mg1.995Ge3O12:0.005Ni2+,3+ 2+
0.4Sb 。其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和
3+
Sb 的掺杂量分别为0.5mo1％、40mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化锑(Sb2O3)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Sb＝1:1.6:1.995:3:0.005:0.4。
[0070] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1500℃高温灼烧5小时，随后自然冷却至室温,将样品取出研磨15min左右,即得到宽带近红外荧光粉CaY1.6Mg1.995Ge3O12:2+ 3+
0.005Ni ,0.4Sb 。
[0071] 实施例4一种荧光粉
[0072] 本实施例中提供一种Ni2+、Sb3+共掺杂的荧光粉CaY1.9Mg1.995Ge3O12:0.005Ni2+,3+ 2+
0.1Sb 。其制备方法如下:按照上述材料组成设计,基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和
3+
Sb 的掺杂量分别为0.5mo1％、10mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化锑(Sb2O3)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Sb＝1:1.9:1.995:3:0.005:0.1。
[0073] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1500℃高温灼烧5小时，随后自然冷却至室温,将样品取出研磨15min左右,即得到宽带近红外荧光粉CaY1.9Mg1.995Ge3O12:2+ 3+
0.005Ni ,0.1Sb 。
[0074] 实施例5一种荧光粉
[0075] 本实施例中提供一种Ni2+、Zr4+共掺杂的荧光粉CaY1.995Mg1.7Ge3O12:0.3Ni2+,4+ 2+
0.005Zr 。其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和
4+
Zr 的掺杂量分别为30mo1％、0.5mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(YO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化锆(ZrO2)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Zr＝1:1.995:1.7:3:0.3:0.005。
[0076] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料2g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1500℃高温灼烧5小时，随后自然冷却至室温，将样品取出研磨5min左右，即得到宽带近红外荧光粉CaY1.995Mg1.7Ge3O12:2+ 4+
0.3Ni ,0.005Zr 。
[0077] 实施例6一种荧光粉
[0078] 本实施例中提供一种Ni2+、Sn4+共掺杂的荧光粉CaY2Mg1.7Ge2.6O12:0.3Ni2+,0.4Sn4+。2+ 4+
其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和Sn 的掺杂量分别为30mo1％、40mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化锡(SnO2)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Sn＝1:2:1.7:2.6:0.3:0.4。
[0079] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1500℃高温灼烧5小时，随后自然冷却至室温，将样品取出研磨60min左右，即得到宽带近红外荧光粉CaY2Mg1.7Ge2.6O12:2+ 4+
0.3Ni ,0.4Sn 。
[0080] 实施例7一种荧光粉
[0081] 本实施例中提供一种Ni2+、Bi3+共掺杂的荧光粉CaY1.6Mg1.7Ge3O12:0.3Ni2+,0.4Bi3+。2+ 3+
其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和Bi 的掺杂量分别为30mol％、40mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(YO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化铋(Bi2O3)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Bi＝1:1.6:1.7:3:0.3:0.4。
[0082] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料2g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1600℃高温灼烧2小时，随后自然冷却至室温，将样品取出研磨15min左右，即得到宽带近红外荧光粉CaY1.6Mg1.7Ge3O12:2+ 3+
0.3Ni ,0.4Bi 。
[0083] 实施例8一种荧光粉
[0084] 本实施例中提供一种Ni2+、Cr3+共掺杂的荧光粉CaY2Mg1.7Ge2.6O12:0.3Ni2+,0.4Cr3+。2+ 3+
其制备方法如下：按照上述材料组成设计，基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 和Cr 的掺杂量分别为30mo1％、40mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，氧化镍(NiO)和氧化铬(Cr2O3)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge:Ni:Cr＝1:2:1.7:2.6:0.3:0.4。
[0085] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，乙醇5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1500℃高温灼烧5小时，随后自然冷却至室温，将样品取出研磨60min左右，即得到宽带近红外荧光粉CaY2Mg1.7Ge2.6O12:2+ 3+
0.3Ni ,0.4Cr 。
[0086] 实施例9一种荧光粉
[0087] 本实施例中提供一种Ni2+掺杂的荧光粉CaY2Mg1.7Ge3O12:0.3Ni2+,(无A离子掺杂)。2+
其制备方法如下：按照上述材料组成设计,基质为CaY2Mg2Ge3O12，掺杂离子Ni 掺杂量分别为30mo1％，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)和氧化镍(NiO)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:
Mg:Ge:Ni＝1:2:1.7:3:0.3。
[0088] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1600℃高温灼烧5小时，随后自然冷2+
却至室温，将样品取出研磨15min左右，即得到宽带近红外荧光粉CaY2Mg1.7Ge3O12:0.3Ni 。
[0089] 实施例10一种发光装置
[0090] 本实施例为一种发光装置。
[0091] 制备方法：需要装置包括封装基板、LED芯片以及实施例1中提供的荧光粉2+ 3+
CaY1.6Mg1.7Ge3O12:0.3Ni ,0.4Sb ，芯片为415nm芯片。首先把荧光粉与硅胶(质量比1:3)混合均匀，然后涂敷在LED芯片上，焊接电路，即可得到本发明装置。
[0092] 对比例1一种基质CaY2Mg2Ge3O12
[0093] 本对比例中提供材料CaY2Mg2Ge3O12。
[0094] 其制备方法如下：按照上述材料组成设计，准确称取碳酸钙(CaCO3)，氧化钇(YO)，氧化镁(MgO)，氧化锗(GeO2)，按照各组成元素计量配比，分别称取以上化合物原料，使各金属元素摩尔比为Ca:Y:Mg:Ge＝1:2:2:3。
[0095] 将上述原料置于玛瑙研钵中随后加入少量乙醇(原料3g，5ml)研磨1h左右，使原料充分混合后移至刚玉坩埚中，加盖置于高温反应炉中以1600℃高温灼烧5小时，随后自然冷却至室温，将样品取出研磨15min左右，即得到基质CaY2Mg2Ge3O12。
[0096] 性能测试
[0097] 图1为实施例2、5、6、7、9提供材料的XRD图谱与相应标准卡片的对比图，采用德国布鲁克公司D8‑ADVANCE型号X射线粉末衍射仪进行测定，根据同构型化合物Y2Mg3Ge3O12标准卡片对比，没有引入杂相；
[0098] 图2为实施例1提供的材料的吸收光谱图，测试采用漫反射方式测试吸收强度，测试范围为200～2500nm，图2中材料在410nm，700nm，1200nm附近均有吸收峰；
[0099] 图3为实施例2提供的材料在50倍物镜下显微镜的微观形貌，分散剂为乙醇，使用仪器为宁波永新NM900；
[0100] 图4是实施例10所制备的发光装置在电流为250mA下的发光光谱，所涉及荧光粉为2+ 3+
实施例1中提供的荧光材料CaY1.6Mg1.7Ge3O12:0.3Ni ,0.4Sb ，材料可以发出近红外光源，内嵌图为发光装置；
[0101] 图5为实施例1、5、6、7、8、9和对比例1提供的材料的发射谱图，图中共掺A离子，Ni2+2+
发光强度得到增强，且没有改变单掺Ni 的发射峰位。测试的仪器为英国爱丁堡公司FLS1000型稳态瞬间荧光光谱仪，激发光源为氙灯；
[0102] 图6为实施例1、2、3和4提供的材料激发和发射光谱图，通过改变Ni、Sb掺杂比例从而调整发射强度，其中实施例1发射强度最佳。测试的仪器为英国爱丁堡公司FLS1000型稳态瞬间荧光光谱仪，激发光源为氙灯。
[0103] 由图6可以得出，激发带的范围是250nm～880nm。
[0104] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
