荧光材料的制作方法

本发明是关于一种荧光材料，特别是关于一种近红外光荧光材料。

背景技术：

近红外光一般泛指波长介于780nm至1400nm的电磁波。由于近红外光具有快速、准确、可在线或远距检测、高穿透力、对热源高敏感度及非破坏性等等的侦测优点，近年来被广泛用于农渔牧产品的检测。另外，也应用在如石化业、环保业、生物医学、半导体产业等等的产业领域别。

因卤素灯容易取得且价格便宜，且其可提供高强度的连续发射的近红外光，因此其最常被用以搭配红外线滤光片来提供近红外光源。然而，卤素灯用于产生近红外光源的过程中，将产生大量的热，且连续发射的近红外光的波长也会随着时间变动。此外，也因为卤素灯提供的发射光的波长有一定比例会落在近红外光区外，因此造成能量的损失。

有鉴于此，目前极需一种崭新的近红外光荧光材料，以解决上述使用卤素灯产生近红外光源所面临的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有的卤素灯产生近红外光源所面临的问题，即，卤素灯用于产生近红外光源的过程中，将产生大量的热，且连续发射的近红外光的波长也会随着时间变动。此外，卤素灯提供的发射光的波长有一定比例会落在近红外光区外，因此造成能量的损失。因此本发明提出一种近红外光荧光材料，本发明的近红外光荧光材料具有宽带(broadband)的放射光谱，更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的荧光材料，以化学式表示为ca3ga2ge3-xsnxo12:ycr³⁺，其中x为0.01至0.5的数值，y为0.001至0.5的数值。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的荧光材料，其中x大于或等于0.1，但小于或等于0.3。

前述的荧光材料，其中x等于0.1。

前述的荧光材料，其中x等于0.2。

前述的荧光材料，其中x等于0.3。

前述的荧光材料，其中y大于或等于0.005，但小于或等于0.02。

前述的荧光材料，其中所述荧光材料的激发波长范围为约400nm至约530nm。

前述的荧光材料，其中所述荧光材料的激发波长范围具有峰值为约465nm。

前述的荧光材料，其中所述荧光材料的第一放射波长范围为约650nm至约850nm，且第一放射波长范围具有峰值为约755nm。

前述的荧光材料，其中所述荧光材料的第二放射波长范围为约850nm至约1150nm。

前述的荧光材料，其中所述荧光材料为一种近红外光荧光材料。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明荧光材料可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1、本发明荧光材料提供一种近红外光荧光材料，且具有宽带(broadband)的放射光谱，且随着本发明荧光材料中sn掺杂比例的提高，能提高近红外光的放射比例。

2、本发明荧光材料具有制作简单、使用方便、成本低廉的特点，其应用领域广泛。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

【特征化学式】

ca3ga2ge3-xsnxo12:ycr³⁺

其中，x＝0.01-0.5，y＝0.001-0.5

附图说明

图1a、图2a和图3a为本发明荧光材料的x光绕射图谱，用于说明本发明实施例的晶体结构和晶相纯度；

图1b、图2b和图3b为本发明荧光材料的固定放射波长为755nm的荧光激发光谱图，用于说明本发明实施例的激发光波长与强度；

图1c、图2c和图3c为本发明荧光材料的荧光放射光谱图，用于说明本发明实施例的放射光波长与强度；以及

图4为图1c、图2c和图3c的本发明荧光材料的三个实施例的荧光放射光谱图，用于比较本发明三个实施例的放射光波长与强度。

具体实施方式

本发明提供一种荧光材料，可以化学式表示为ca3ga2ge3-xsnxo12:ycr³⁺，其中x为0.01至0.5的数值，较佳为0.03至0.3的数值，更佳为0.05至0.1的数值；而y为0.001至0.5的数值，较佳为0.01至0.3的数值，更佳为0.05至0.1的数值。在一些实施例中，x大于或等于0.1，但小于或等于0.3。在一些实施例中，x等于0.1。在一些实施例中，x等于0.2。在一些实施例中，x等于0.3。在一些实施例中，y大于或等于0.005，但小于或等于0.02。本发明的荧光材料，具有特殊的光学特性，主要是受到荧光材料中sn含量的影响，使得本发明的荧光材料具有约400nm至约530nm的激发波长范围，其中激发波长的峰值为约465nm。另外，固定以光波长465nm的激发光激发本发明的荧光材料，可使本发明的荧光材料放射出波长大于约650nm且波长落在红光和近红外光区段的放射光谱。更具体来说，该放射光波长范围可为约650nm至约1150nm，其中在放射波长为约650nm至约850nm的范围中，具有峰值为约755nm，亦即波长为约755nm的近红外光强度最强，说明了本发明的荧光材料为一种近红外光荧光材料。

下面结合实施例，对本发明做进一步详细说明。

本发明荧光材料实施例1：合成ca3ga2ge2.9sn0.1o12:0.01cr³⁺荧光材料。

将碳酸钙、氧化锗、氧化镓、二氧化锡和三氧化二铬依上述化学式的比例置入球磨罐中，并加入适量乙醇为介质以辅助混合。然后，利用行星式球磨机研磨混合约8至10小时，再将所得到混合浆料进行干燥而得到前驱粉体。然后，将上述前驱粉体置入高温炉中，以约1000℃的持温温度下进行煅烧约3小时，煅烧时的环境气体为空气，而制得实施例1的荧光材料ca3ga2ge2.9sn0.1o12:0.01cr³⁺。

请参阅图1a为本发明荧光材料实施例1的所述荧光材料的x光绕射图谱。当sn的莫耳比例为0.1时，所述荧光材料的绕射峰和已知晶体结构(ca3ga2ge3o12)的标准x光绕射图谱比对相符合(icsdcode:1123)，可证实所合成的荧光材料为纯相，也同时说明和ge原子半径相近的sn，在合成荧光材料过程中能够有效地取代ge，顺利进入ca3ga2ge3o12的晶格中形成固溶体，且在x光绕射图谱中无二次相和杂相的产生。

请参阅图1b为本发明荧光材料实施例1的所述荧光材料的激发频谱图，其中纵坐标为放射峰波长755nm的放射光强度，横坐标为激发光的波长。如图1b所示，可以激发ca3ga2ge2.9sn0.1o12:0.01cr³⁺荧光材料放射出波长为755nm的激发光波长范围为约400nm至约530nm，其中峰值波长为约465nm。也就是说，本发明实施例1的荧光材料，可受到紫光、蓝光、青光或绿光的激发，并放出波长为755nm的放射光，其中以波长为465nm的蓝光激发实施例1的荧光材料，在波长755nm的放射光的强度最高。

请参阅图1c为本发明荧光材料的用波长465nm的蓝光激发本发明实施例1的所述荧光材料所得到的放射光谱图。如图1c所示，放射光波长范围可为约650nm到约850nm，其中峰值波长为约755nm。也就是说，本发明实施例1的荧光材料，在受到波长为465nm的蓝光照射激发后，可放射出波长在红光和近红外光区段的放射光谱，其中以波长为约755nm的近红外光强度最强，说明本发明实施例1的荧光材料为近红外光荧光材料。

本发明荧光材料实施例2：合成ca3ga2ge2.8sn0.2o12:0.01cr³⁺荧光材料。

将碳酸钙、氧化锗、氧化镓、二氧化锡和三氧化二铬依上述化学式的比例置入球磨罐中，并加入适量乙醇为介质以辅助混合。然后，利用行星式球磨机研磨混合约8至10小时，再将所得到混合浆料进行干燥而得到前驱粉体。然后，将上述前驱粉体置入高温炉中，以约1000℃的持温温度下进行煅烧约3小时，煅烧时的环境气体为空气，而制得实施例2的荧光材料ca3ga2ge2.8sn0.2o12:0.01cr³⁺。

请参阅图2a为本发明荧光材料实施例2的所述荧光材料的x光绕射图谱。当sn的莫耳比例为0.2时，荧光材料的绕射峰和已知晶体结构(ca3ga2ge3o12)的标准x光绕射图谱比对相符合(icsdcode:1123)，可证实所合成的荧光材料为纯相，也同时说明和ge原子半径相近的sn，在合成荧光材料过程中能够有效地取代ge，顺利进入ca3ga2ge3o12的晶格中形成固溶体，且在x光绕射图谱中无二次相和杂相的产生。

请参阅图2b为本发明荧光材料实施例2所述荧光材料的激发频谱图，其中纵坐标为放射峰波长755nm的放射光强度，横坐标为激发光的波长。如图2b所示，可以激发ca3ga2ge2.8sn0.2o12:0.01cr³⁺荧光材料放射出波长为755nm的激发光波长范围为约400nm至约530nm，其中峰值波长为约465nm。也就是说，本发明实施例2的荧光材料，可受到紫光、蓝光、青光或绿光的激发，并放出波长为755nm的放射光，其中以波长为465nm的蓝光激发实施例2的荧光材料，在波长755nm的放射光的强度最高。

请参阅图2c为本发明荧光材料的用波长465nm的蓝光激发本发明实施例2的所述荧光材料所得到的放射光谱图。如图2c所示，放射光波长范围可为约650nm到约850nm，其中峰值波长为约755nm。也就是说，本发明实施例2的荧光材料，在受到波长为465nm的蓝光照射激发后，可放射出波长在红光和近红外光区段的放射光谱，其中以波长为约755nm的近红外光强度最强，说明本发明实施例2的荧光材料为近红外光荧光材料。

本发明荧光材料实施例3：合成ca3ga2ge2.7sn0.3o12:0.01cr³⁺荧光材料。

将碳酸钙、氧化锗、氧化镓、二氧化锡和三氧化二铬依上述化学式的比例置入球磨罐中，并加入适量乙醇为介质以辅助混合。然后，利用行星式球磨机研磨混合约8至10小时，再将所得到混合浆料进行干燥而得到前驱粉体。然后，将上述前驱粉体置入高温炉中，以约1000℃的持温温度下进行煅烧约3小时，煅烧时的环境气体为空气，而制得实施例3的荧光材料ca3ga2ge2.7sn0.3o12:0.01cr³⁺。

请参阅图3a为本发明荧光材料实施例3的所述荧光材料的x光绕射图谱。当sn的莫耳比例为0.3时，荧光材料的绕射峰和已知晶体结构(ca3ga2ge3o12)的标准x光绕射图谱比对相符合(icsdcode:1123)，可证实所合成的荧光材料为纯相，也同时说明和ge原子半径相近的sn，在合成荧光材料过程中能够有效地取代ge，顺利进入ca3ga2ge3o12的晶格中形成固溶体，且在x光绕射图谱中无二次相和杂相的产生。

请参阅图3b为本发明荧光材料实施例3的荧光材料的激发频谱图，其中纵坐标为放射峰波长755nm的放射光强度，横坐标为激发光的波长。如图3b所示，可以激发ca3ga2ge2.7sn0.3o12:0.01cr³⁺荧光材料放射出波长为755nm的激发光波长范围为约400nm至约530nm，其中峰值波长为约465nm。也就是说，本发明实施例3的荧光材料，可受到紫光、蓝光、青光或绿光的激发，并放出波长为755nm的放射光，其中以波长为465nm的蓝光激发实施例3的荧光材料，在波长755nm的放射光的强度最高。

请参阅图3c为本发明荧光材料的用波长465nm的蓝光激发本发明实施例3的所述荧光材料所得到的放射光谱图。如图3c所示，放射光波长范围可为约650nm到约850nm，其中峰值波长为约755nm。也就是说，本发明实施例3的荧光材料，在受到波长为465nm的蓝光照射激发后，可放射出波长在红光和近红外光区段的放射光谱，其中以波长为约755nm的近红外光强度最强，说明本发明实施例3的荧光材料为近红外光荧光材料。

请参阅图4为图1c、图2c和图3c的本发明荧光材料的三个实施例的荧光放射光谱图，用于比较本发明的三个实施例的放射光波长与强度。应特别强调的是，本发明实施例1的ca3ga2ge2.9sn0.1o12:0.01cr³⁺、本发明实施例2的ca3ga2ge2.8sn0.2o12:0.01cr³⁺和本发明实施例3的ca3ga2ge2.7sn0.3o12:0.01cr³⁺是在相同环境下进行荧光放射光谱的量测。随着sn掺杂的比例提高(由本发明实施例1的莫耳比例0.01至本发明实施例3的莫耳比例0.03)，以波长为465nm的激发光激发荧光材料得到的放射光波长的峰值皆为约755nm，然而可观察到放射光谱的半高宽随着sn掺杂的比例提高而有逐渐往长波长方向变宽的情形。值得注意的是，三个实施例中均显示放射光谱的线型在高于约850nm后，放射光谱的强度又继续走高。具体的，根据现有光谱的分析来说，放射波长范围应不仅止于由约650nm至约850nm，而是变宽至1150nm，其中放射波长范围也包括了约850nm至约1150nm。也就是说，提高荧光材料中sn掺杂的比例，可以扩大放射光频谱的波长范围，而得到宽带(broadband)的近红外光荧光材料。

上述如此结构构成的本发明的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。

在本发明的技术领域内,只要具备最基本的知识，可以对本发明的其他可操作的实施例进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。