[發明專利]一類鐠離子摻雜復合鉬鎢酸鹽真空紫外激發材料及其用途

無效

• 申請號: 201110357179.2
• 申請日: 2011-11-12
• 公開（公告）號: CN103102881A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 熊飛兵
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及真空紫外激發材料和發光材料領域，尤其涉及可應用于上述領域的鐠離子摻雜鉬鎢酸鹽的合成及其應用。

背景技術

目前，能源短缺和環境污染已經成為人類面臨的兩大難題。人們日常用的水銀熒光燈跟這兩個問題聯系緊密，因為它是一種廣泛使用的照明燈具，但是眾所周知，水銀對環境有嚴重的污染，如果水銀熒光燈能減少汞的使用量同時提高它的發光效率，必能對節能和環保都很有裨益。所以開發綠色照明燈具，即研究和開發出采用惰性氣體放電產生的真空紫外光來代替水銀放電激發的發光材料，是減少環境污染有效途徑之一。

真空紫外激發發光材料的另一個應用領域是等離子平板顯示屏。在平板顯示屏，特別是超大平板顯示屏中，等離子平板顯示屏（PDP）一直擁有其它平板顯示屏無法取代的位置。近幾年由于3D?電視的出現，PDP?顯示技術更成為當前研究的熱點，這主要是因為在3D?電視的應用中，PDP?與液晶顯示屏相比具有以下優勢：（1）PDP?的刷新頻率遠高于液晶顯示屏，（2）PDP?的可視范圍更寬，（3）PDP的色彩還原能力遠高于液晶顯示屏。而PDP?是采用惰性氣體放電產生的真空紫外光來激發熒光粉發光成像的設備，熒光粉發光性能的優劣直接決定PDP?的質量。PDP?用熒光粉在性能方面的特殊要求包括：（1）發光亮度高，（2）晶體顆粒形貌完整、均勻、分散性好，（3）良好的熱穩定性，（4）優良的真空紫外?激發穩定性。

?惰性氣體放電發射產生的真空紫外波長主要位于147nm?和172nm?左右，因此，在PDP?和無汞熒光燈等真空紫外激發領域的應用中，需要采用真空紫外激發發光材料將此光子轉換成可見光子，但如果只簡單地將一個真空紫外光子轉換成一個可見光子，材料的發光效率將很低，絕大部分能量被以熱能的形式浪費掉。為了充分利用真空紫外光子的能量，需要尋找能將單個真空紫外光子轉換成兩個或兩個以上可見光子的真空紫外激發發光材料，也就是人們稱為下轉換或量子剪裁的發光材料。在節能和環保越來越重要的今天，真空紫外激發下轉換發光材料是人們迫切希望找到的理想發光材料，而這種材料也必將在PDP?和無汞熒光燈等綠色照明領域有廣闊的應用前景。

?真空紫外激發材料的研究主要集中在Pr³⁺、Tb³⁺或Eu³⁺等稀土離子摻雜發光材料中，其中以鐠離子摻雜真空紫外激發材料研究為主，主要是因為Pr³⁺具有豐富的能級，能產生多種可見波段的光發射，是廣泛應用于發光領域的一種稀土離子。一些鐠離子摻雜發光材料在真空紫外光激發時，可以實現下轉換發光，也就是吸收一個真空紫外光子，連續發射出兩個較長波長的光子，其總的熒光量子效率理論上可以達到200％。目前，鐠離子摻雜真空紫外激發下轉換發光材料主要存在三方面的不足，其一是發光材料的基質晶體制備昂貴、在真空紫外激發下性能不穩定。鐠離子摻雜真空紫外激發下轉換發光材料的基質晶體研究主要集中在氟化物、硼酸鹽氧化物和鋁酸鹽氧化物。早期研究以氟化物基質材料為主，但這一類基質材料的最大缺陷就是制備昂貴，而且性能不穩定。近期對氧化物基質材料研究日益增多，但這一類基質材料的缺陷主要是基質材料在真空紫外區域都有較強吸收，同時這一部分能量沒法傳遞給摻雜稀土離子，因此較難得到高效熒光粉材料。第二方面的問題是Pr³⁺摻雜下轉換發光發射出的第一個光子波長為400nm左右近紫外光子，而該波長不利于在顯示和照明領域的應用。雖然已有報道可以通過與Mn²⁺或Cr³⁺間的能量傳遞將這個近紫外光子轉換成可見光子，但是研究也發現這兩種離子與鐠離子間的傳遞效率在低摻雜濃度時較低，而高摻雜濃度又容易導致濃度猝滅效應，降低了這些材料的實際應用價值。最后一方面的問題是真空紫外激發發光材料中稀土離子在真空紫外區的吸收系數小，激發效率不高。研究較多的是Tb³⁺摻雜Sr₃GdZr(PO₄)₃，GdPO₄和K₂GdZr(PO₄)₃等，Tb³⁺在真空紫外區的吸收系數較小，摻雜濃度沒法提高，因而材料的激發效率并不高。目前，也有研究人員試圖通過基質晶體與稀土離子間的能量傳遞來提高材料在真空紫外區的吸收效率，例如在G?d³⁺摻雜Na(Y,Gd)FPO₄?中基質晶體本身在真空紫外區有較高的吸收吸收，同時與稀土離子間存在能量傳遞，可以得到較好的真空紫外激發效率，但是G?d³⁺的下轉換發光存在一個200nm左右的光子，這是在綠色照明和等離子平板顯示中沒法利用的光子。因此，如何提高材料在真空紫外區的激發效率是影響下轉換發光材料應用的一個關鍵問題。