[發明專利]一種釩鈦酸鋇近紅外發光材料、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201710936714.7
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107603616A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 鄭敏;王作山
• 申請（專利權）人: 南通紡織絲綢產業技術研究院
• 主分類號: C09K11/69
• 分類號: C09K11/69;H01L51/50;C09K5/14
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種發光材料，特別涉及一種具有近紅外光發射性能的釩鈦酸鋇材料、制備方法及其應用，屬于發光物理學中的發光材料領域。

背景技術

光發射是材料吸收激發能量以后，把該能量轉換為另一種光輻射的過程。稀土離子具有豐富的4f能級，摻雜在基質之中，由于晶體場的作用發生4f能級的劈裂，因此電子在4f能級之間具有豐富的躍遷，產生各種發光；在諸多的稀土離子之中，Yb³⁺是一個非常獨特的激活離子，Yb³⁺離子的電子構型為 4f¹³ , 是能級結構最簡單的激活離子, 它僅有2個能級狀態, 上能級²F_5/2和下能級²F_7/2。Yb³⁺離子具有特定的位于1000納米附件的近紅外發射，因此Yb³⁺離子在激光器件、長余輝材料及其太陽能光伏領域有著很好的應用。

在發光和顯示材料領域，Yb³⁺離子具有一些特點，例如不存在上轉換和激發態吸收及濃度猝滅, 極大地降低了材料的熱負荷，具有很高的能量轉換效率，較長的熒光壽命；Yb³⁺離子具有特定的吸收，位于970 nm 附近，但是，Yb³⁺離子本身的吸收諧振效率非常低，因此直接激發Yb³⁺離子的發光效率非常低；一般在Yb³⁺離子摻雜的熒光材料之中，可以選擇具有在可見光區域有很好吸收性能的基質材料，而且這些材料可以通過能量傳遞的形式把吸收能量傳遞給Yb³⁺離子，從而實現Yb³⁺離子在近紅外的有效發射。然而，眾所周知， Yb³⁺離子本身很難在近紫外光，尤其是利用太陽光，實現Yb³⁺離子發光。因此，在現有技術中未見自身很難吸收紫外及可見光而實現發光的Yb³⁺作為單摻雜離子的具有近紅外光發射性能的材料報道。

發明內容

本發明針對Yb³⁺離子自身不能吸收太陽光，無法利用太陽光而實現Yb³⁺離子發光的特點，提供一種Yb³⁺摻雜具有近紅外光發射性能的釩鈦酸鋇基光轉換材料、制備方法，實現近紅外的發射。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是提供一種釩鈦酸鋇近紅外發光材料，它的化學結構式為Ba_3-3xYb_3xTi₃V₄O₁₉，其中，x為Yb³⁺摻雜的摩爾比，0.0001≤x≤0.35；在近紫外光激發下，所述材料發射950～1150納米的近紅外光。

本發明的另一個目的是提供一種釩鈦酸鋇近紅外發光材料的制備方法，包括采用高溫固相法和化學溶膠-凝膠法。

本發明技術方案所述的高溫固相法包括如下步驟：

（1）按化學式Ba_3-3xYb_3xTi₃V₄O₁₉中各元素的化學計量比，其中0.0001≤x≤0.35，分別稱取含有鋇離子Ba²⁺的化合物、含有鐿離子Yb³⁺的化合物、含有鈦離子Ti⁴⁺的化合物、含有釩離子V⁵⁺的化合物，研磨并混合均勻;

（2）將步驟（1）得到的混合物在空氣氣氛下預煅燒1～2次，煅燒溫度為350～1000℃，煅燒時間為1～15小時，自然冷卻至室溫；

（3）將步驟（2）得到的混合物研磨均勻，在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為1000～1250℃，煅燒時間為3～15小時；自然冷卻至室溫，得到一種具有近紅外光發射性能的釩鈦酸鋇材料。

其步驟（2）的預煅燒溫度可優化為350～650℃，煅燒時間為3～6小時；步驟（3）的煅燒溫度可優化為1150～1200℃，煅燒時間為5～8小時。

本發明技術方案所述的化學溶膠-凝膠法包括如下步驟：