[发明专利]一种稀土近红外荧光粉及其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种稀土近红外荧光粉及其制备方法和应用，属于发光材料技术领域。本发明的稀土近红外荧光粉化学式为：Cs₂AgIn_1‑x‑ySb_xYb_yCl₆，其中，式中x，y分别为掺杂离子Sb³⁺，Yb³⁺相对基质离子In³⁺占的摩尔百分含量，取值范围：0.005≤x≤1.00，0.05≤y≤1.00，以无铅双钙钛矿Cs₂AgInCl₆作为基质材料，发光中心分别为三价Sb³⁺和Yb³⁺离子，在250～450nm近紫外光的激发下，三价Sb³⁺离子在该基质中产生峰位位于670nm橘红光，Yb³⁺离子产生峰位位于994nm近红外光，具有紫外至可见光区宽谱带激发和强近红外发射的优点，可广泛应用于近红外LED和硅基太阳能电池的光转换材料领域。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，更具体地，涉及一种稀土近红外荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

近红外光源由于不可见性并且与某些生物分子，油，水，糖等之间有独特的相互作用，所以近红外光源在光电子，食品检测，防伪技术和生物领域有很大的应用潜力，引起了广泛的关注。目前传统的近红外光源卤素灯，因发光效率低、工作温度高和响应时间长等缺点阻碍了其应用，因此，我们迫切需要一种高效、可持续的近红外材料用于光源。随着LED技术的普遍应用和发展，用于LED的光转换近红外荧光粉材料拥有可调节的荧光光谱，高的辐射通量，简单的制备方法，低廉的价格和良好的耐久性，是当今的热点研究方向。

近些年来，能源需求日益增长，而石化能源资源日渐减少，使得人们逐渐将目光转向可再生能源供应技术。太阳能具有清洁环保、无污染、用之不尽取之不竭、可持续再生等优点，是替代传统能源的潜在新型清洁能源，所以太阳能光电转换技术便是解决能源问题的一种重要途径，而目前硅太阳能电池的是发展最成熟的，最广泛使用的。硅太阳能电池吸收太阳能最有效的位置为其带隙(E_g＝1.12eV，λ≈1000nm)，而太阳能光谱能量主要集中在可见光区，因而存在严重的光谱能量失配，从而导致太阳能利用效率低，电池热效应严重，最终导致硅基太阳能电池光电转换效率低，目前工业生产的晶体硅基太阳能电池的光电能量转换效率仅在15％左右。

其中，虽然稀土掺杂铅卤钙钛矿已经被广泛报道用于潜在的近红外LED以及太阳能光转换层材料，但是由于其对于光湿热等环境下的稳定性差以及本身铅的毒性，限制了其进一步的实际应用。无铅钙钛矿材料因其相比于铅卤钙钛矿而言，毒性小、材料稳定性好等一系列独特的光学性质而成为近年来研究的焦点，并取得了重大进展。但是，目前大部分的无铅钙钛矿材料的发光均在可见光区，因而获得高效近红外发光性能的无铅钙钛矿材料是极具挑战的。

CN107887466A，公开了一种稀土掺杂无机钙钛矿量子点复合硅太阳能电池及其制备方法，稀土掺杂无机钙钛矿量子点复合硅太阳能电池，由硅太阳能电池板和在硅太阳能电池板受光面上旋涂或沉积的稀土离子掺杂无机钙钛矿量子点薄膜组成，无机钙钛矿中掺杂离子为Yb³⁺、Ce³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Er³⁺中的一种以上，无机钙钛矿量子点为CsPbCl_x1Br_y1I _z1或Cs₂SnClx₂Bry₂Iz₂。上述公开的稀土掺杂无机钙钛矿量子点材料制备方法相比于本发明所述的外界以及低温反应条件的制备方法而言，前者需要惰性气氛保护以及高温等复杂反应条件，不适应大规模工业制备；并且上述材料组成与本发明提供的稀土近红外荧光粉材料的组成不一致。

发明内容