[发明专利]氟铝酸盐近红外量子剪裁材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的近红外量子剪裁材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种氟铝酸盐近红外量子剪裁材料及其制备方法与应用。

背景技术

量子剪裁(下转换)型近红外发光材料：它将一个高能量光子(波长范围通常为300-500nm)裁剪为多个波长λ≈1000nm近红外光子量子。剪裁效应能够通过单一离子的能级跃迁、离子对之间的能量传递、离子和基质之间的能量传递实现剪裁过程。

以往对量子剪裁效应的研究局限于可见光区域，最近几年已经开始拓展到近红外领域。近红外量子剪裁是指将一个可见光子转化为两个近红外光子，避免了可见光子在向更低能量光子转化过程中的能量损失，它可以有效提高太阳能电池的效率及稳定性，因此把太阳能光谱中的可见光和紫外光转换为近红外光的新型荧光体是目前发光材料研究的主要任务。目前使用最普遍的基质为稀土离子掺杂的氟化物体系。但制备过程中会生产对人体、环境有害的气体，破坏人体健康、污染环境。

发明内容

本发明目的在于提供一种发光强度高、稳定性好、量子效率高的氟铝酸盐近红外量子剪裁材料。

本发明所提供的氟铝酸盐近红外量子剪裁材料，其化学组成为化学组成式为：

Sr_3(0.99-x)AlO₄F:0.01Ce³⁺，xYb³⁺，(0≤x≤0.1)。

其中，0≤x≤0.01，0.01≤x≤0.02，0.02≤x≤0.03，0.03≤x≤0.04，0.04≤x≤0.05，0.05≤x≤0.06，0.06≤x≤0.07，0.07≤x≤0.08，0.08≤x≤0.09或0.09≤x≤0.10。

本发明的另一个目的是提供一种氟铝酸盐近红外量子剪裁材料的制备方法。

本发明所提供的氟铝酸盐近红外量子剪裁材料的制备方法，包括如下步骤：

按化学组成式Sr_3(0.99-x)AlO₄F:0.01Ce³⁺，xYb³⁺(0≤x≤0.1)的摩尔配比，称取锶原料、铝原料、氟原料、铈原料和镱原料；

所述原料研磨混匀后在CO的还原气氛下，以600℃/h升温到1200℃，在1200℃恒温4小时，冷却后，研磨，得到氟铝酸盐近红外量子剪裁材料。

根据本发明的一个方面，所述锶原料选自碳酸锶、硝酸锶和氧化锶中的任一种或任几种。

根据本发明的一个方面，所述铝原料选自氧化铝、氢氧化铝和碳酸铝中的任一种或任几种。

根据本发明的一个方面，所述氟原料选自氟化锶和氟化氨中的任一种或任几种。

根据本发明的一个方面，所述铈原料选自氧化铈和硝酸铈中的任一种或任几种。

根据本发明的一个方面，所述镱原料选自氧化镱和硝酸镱中的任一种或任几种。

根据本发明的一个方面，0≤x≤0.01，0.01≤x≤0.02，0.02≤x≤0.03，0.03≤x≤0.04，0.04≤x≤0.05，0.05≤x≤0.06，0.06≤x≤0.07，0.07≤x≤0.08，0.08≤x≤0.09或0.09≤x≤0.10。

与现有技术相比，本发明的新型的近红外量子剪裁材料可以被200～500nm的近紫外光激发，激发光谱非常宽，在近紫外区(200～500nm)具有强的吸收其发射峰位于近红外(900～1200nm)范围内。经计算得其量子效率最高达185％，是一种适用于太阳能电池的新型近红外量子剪裁材料。本发明的新型的近红外量子剪裁材料采用了常见的氟铝酸盐为基质，合成方法简单，易于操作，环保。

附图说明

图1为本发明的氟铝酸盐近红外量子剪裁材料Sr_2.97AlO₄F:0.01Ce³⁺的XRD衍射图谱；

图2为本发明的氟铝酸盐近红外量子剪裁材料Sr_2.94AlO₄F:0.01Ce³⁺，0.01Yb³⁺的XRD衍射图谱；

图3为本发明的氟铝酸盐近红外量子剪裁材料Sr_2.82AlO₄F:0.01Ce³⁺，0.05Yb³⁺的XRD衍射图谱；