[發(fā)明專利]一種稀土近紅外熒光粉及其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110983317.1
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113684021B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王靜;甘偉江;樓孫棋;曹魯豫
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C09K11/62
• 分類號: C09K11/62;C09K11/85;H01L31/055;H01L33/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇晶晶

本發(fā)明公開了一種稀土近紅外熒光粉及其制備方法和應(yīng)用，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的稀土近紅外熒光粉化學(xué)式為：Cs₂AgIn_1?x?ySb_xYb_yCl₆，其中，式中x，y分別為摻雜離子Sb³⁺，Yb³⁺相對基質(zhì)離子In³⁺占的摩爾百分含量，取值范圍：0.005≤x≤1.00，0.05≤y≤1.00，以無鉛雙鈣鈦礦Cs₂AgInCl₆作為基質(zhì)材料，發(fā)光中心分別為三價(jià)Sb³⁺和Yb³⁺離子，在250～450nm近紫外光的激發(fā)下，三價(jià)Sb³⁺離子在該基質(zhì)中產(chǎn)生峰位位于670nm橘紅光，Yb³⁺離子產(chǎn)生峰位位于994nm近紅外光，具有紫外至可見光區(qū)寬譜帶激發(fā)和強(qiáng)近紅外發(fā)射的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于近紅外LED和硅基太陽能電池的光轉(zhuǎn)換材料領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種稀土近紅外熒光粉及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近紅外光源由于不可見性并且與某些生物分子，油，水，糖等之間有獨(dú)特的相互作用，所以近紅外光源在光電子，食品檢測，防偽技術(shù)和生物領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力，引起了廣泛的關(guān)注。目前傳統(tǒng)的近紅外光源鹵素?zé)?，因發(fā)光效率低、工作溫度高和響應(yīng)時(shí)間長等缺點(diǎn)阻礙了其應(yīng)用，因此，我們迫切需要一種高效、可持續(xù)的近紅外材料用于光源。隨著LED技術(shù)的普遍應(yīng)用和發(fā)展，用于LED的光轉(zhuǎn)換近紅外熒光粉材料擁有可調(diào)節(jié)的熒光光譜，高的輻射通量，簡單的制備方法，低廉的價(jià)格和良好的耐久性，是當(dāng)今的熱點(diǎn)研究方向。

近些年來，能源需求日益增長，而石化能源資源日漸減少，使得人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向可再生能源供應(yīng)技術(shù)。太陽能具有清潔環(huán)保、無污染、用之不盡取之不竭、可持續(xù)再生等優(yōu)點(diǎn)，是替代傳統(tǒng)能源的潛在新型清潔能源，所以太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)便是解決能源問題的一種重要途徑，而目前硅太陽能電池的是發(fā)展最成熟的，最廣泛使用的。硅太陽能電池吸收太陽能最有效的位置為其帶隙(E_g＝1.12eV，λ≈1000nm)，而太陽能光譜能量主要集中在可見光區(qū)，因而存在嚴(yán)重的光譜能量失配，從而導(dǎo)致太陽能利用效率低，電池?zé)嵝?yīng)嚴(yán)重，最終導(dǎo)致硅基太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率低，目前工業(yè)生產(chǎn)的晶體硅基太陽能電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率僅在15％左右。

其中，雖然稀土摻雜鉛鹵鈣鈦礦已經(jīng)被廣泛報(bào)道用于潛在的近紅外LED以及太陽能光轉(zhuǎn)換層材料，但是由于其對于光濕熱等環(huán)境下的穩(wěn)定性差以及本身鉛的毒性，限制了其進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用。無鉛鈣鈦礦材料因其相比于鉛鹵鈣鈦礦而言，毒性小、材料穩(wěn)定性好等一系列獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)而成為近年來研究的焦點(diǎn)，并取得了重大進(jìn)展。但是，目前大部分的無鉛鈣鈦礦材料的發(fā)光均在可見光區(qū)，因而獲得高效近紅外發(fā)光性能的無鉛鈣鈦礦材料是極具挑戰(zhàn)的。

CN107887466A，公開了一種稀土摻雜無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合硅太陽能電池及其制備方法，稀土摻雜無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合硅太陽能電池，由硅太陽能電池板和在硅太陽能電池板受光面上旋涂或沉積的稀土離子摻雜無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)薄膜組成，無機(jī)鈣鈦礦中摻雜離子為Yb³⁺、Ce³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Er³⁺中的一種以上，無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)為CsPbCl_x1Br_y1I _z1或Cs₂SnClx₂Bry₂Iz₂。上述公開的稀土摻雜無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)材料制備方法相比于本發(fā)明所述的外界以及低溫反應(yīng)條件的制備方法而言，前者需要惰性氣氛保護(hù)以及高溫等復(fù)雜反應(yīng)條件，不適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)制備；并且上述材料組成與本發(fā)明提供的稀土近紅外熒光粉材料的組成不一致。

發(fā)明內(nèi)容