專利名稱：一種紫外-近紅外量子剪裁熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特殊新型紫外-近紅外量子剪裁熒光粉及其制備方法，屬于熒光粉及其制備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土化合物的發(fā)光是基于具有未充滿的4f殼層的稀土原子或離子的4f電子層在f-f組態(tài)之內(nèi)或f_d組態(tài)之間的躍遷，其光譜中大約有30，000條可觀察到的譜線，它們可以發(fā)射從紫外光、可見光到紅外光區(qū)的各種波長的電磁輻射，可以產(chǎn)生的發(fā)射光波長覆蓋范圍0.17 5.15nm。因此，稀土離子豐富的能級和4f電子的躍遷特性使稀土成為巨大的發(fā)光寶庫。稀土發(fā)光材料的發(fā)光譜帶窄，顏色純度高，色彩鮮艷；光吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高；發(fā)射波長分布區(qū)域?qū)挘欢覠晒鈮勖鼜募{秒到毫秒，達(dá)到6個(gè)數(shù)量級；物理和化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫，能承受大功率電子束，高能輻射和強(qiáng)紫外光的作用。正是這些優(yōu)異的性能，使稀土化合物成為探尋高技術(shù)材料的主要研究對象?，F(xiàn)有的近紅外量子剪裁熒光粉主要是發(fā)光波長是第一個(gè)離子(如Tb，Pr等)的紫外-可見光發(fā)射和第二個(gè)離子(如Yb)的近紅外發(fā)射，可用以提高硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。發(fā)明人在中國發(fā)明專利申請201110351951.X中提出了一種紫外-近紅外量子剪裁熒光粉La (BO2)3: xCe3+，yYb3+(x為0.01 0.1之間的數(shù)，y為0.005 0.1之間的數(shù))，該熒光材料在可見光(400 SOOnm波段)范圍不發(fā)光，因此在防偽、軍事追蹤等方面具有獨(dú)特的用途。但是，專利申請201110351951.X的熒光粉是使用274nm的紫外光來激發(fā)的，這個(gè)波段的光是對人體有傷害的，不便于推廣民用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種紫外-近紅外量子剪裁熒光粉及其制備方法，要求該熒光材料僅僅具有紫外發(fā)光和近紅外發(fā)光，而完全不發(fā)射可見光，而且，用于激發(fā)該熒光材料的光應(yīng)該對人體無害。本發(fā)明所提供的紫外-近紅外量子剪裁熒光粉，其分子式為:LaB03:XCe3+，yYb3+，其中，0.01 ≤ X ≤0.3,0.005 ≤y ≤ 0.1。上述的紫外-近紅外量子剪裁熒光粉中，X優(yōu)選為0.22，y優(yōu)選為0.03。本發(fā)明還提供了上述量子剪裁熒光粉的制備方法，包括:在還原條件下，將氧化鑭(La2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化鐿(Yb2O3)和硼酸(H3BO3)的混合物依次經(jīng)預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)后即得所述量子剪裁熒光粉。上述的制備方法中，所述還原條件可以采用C粉或H2作為還原劑。上述的制備方法還可包括:在所述預(yù)燒結(jié)之前，將氧化鑭、氧化鈰、氧化鐿和硼酸的混合物進(jìn)行研磨的步驟。研磨步驟有助于反應(yīng)過程中，摻雜的稀土離子Ce3+和Yb3+占據(jù)La3+的格位，從而實(shí)現(xiàn)摻雜。上述的制備方法中，各稀土氧化物的物質(zhì)的量以其所含稀土元素計(jì)，所述氧化鑭、氧化鈰和氧化鐿所含的稀土元素的物質(zhì)的量之和與所述硼酸的物質(zhì)的量的比為1: (I
1.39)，具體可為1: (11 1.3)，因?yàn)榕鹚嵩诟邷叵乱讚]發(fā)，所以硼酸要過量些。上述的制備方法中，所述預(yù)燒結(jié)的溫度為500°C 700°C，具體可為500°C或7000C ;所述預(yù)燒結(jié)的時(shí)間為2小時(shí) 3小時(shí)，具體可為2小時(shí)或3小時(shí)。上述的制備方法中，所述燒結(jié)的溫度為800°C 1100°C，具體可為800°C或1100°C;所述燒結(jié)的時(shí)間為4小時(shí) 6小時(shí),具體可為4小時(shí)或6小時(shí)。因?yàn)樗鰺晒夥蹫榉勰?，所以制備過程中要注意控制溫度，防止燒結(jié)。本發(fā)明提供的熒光粉可用于新型防偽技術(shù)當(dāng)紫外光照射到該熒光粉，用紫外和紅外檢測儀可以檢測出防偽條碼的信號，這種性能不同于以往應(yīng)用的紅外或紫外照射發(fā)射人眼可見的可見光的熒光粉。除了可應(yīng)用于新型的高尖端商品的防偽技術(shù)，該熒光粉還可以用于軍事和公共安全方面，比如追蹤犯罪嫌疑人、追蹤可疑物品和車輛，用紫外燈照射，該熒光粉發(fā)出的紫外光和近紅外光通過儀器可以進(jìn)行觀測，而不被所追蹤對象覺察。進(jìn)一步的，本發(fā)明所提供的熒光粉可以使用330nm的紫外光激發(fā)(參見圖3)，該波長的紫外光對人體是沒有傷害的，便于推廣應(yīng)用。


圖1為實(shí)施例1中的LaBO3的XRD圖與標(biāo)準(zhǔn)卡片的比對圖。圖2為LaBO3: Ce3+的激發(fā)和發(fā)射光譜。圖3為LaB03:0.22Ce3+,0.03Yb3+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。

圖4為LaBO3 = Ce3+中Ce3+的紫外發(fā)射強(qiáng)度隨Ce3+濃度的變化曲線。圖5為LaB03:0.22Ce3+，yYb3+中紫外可見區(qū)發(fā)光強(qiáng)度(Ce3+)和近紅外發(fā)光強(qiáng)度隨Yb3+濃度y的變化曲線。圖6為幾種LaQ.75B03:0.22Ce3+，yYb3+樣品的Ce3+發(fā)射衰減曲線和隨Yb3+的含量y的變化(λ EX = 272nm,檢測波長356nm)。圖7是La0.75B03:0.22Ce3+，yYb3+樣品的Ce3+的壽命(τ )隨Yb3+的含量y的變化(λ EX = 272nm,檢測波長 356nm)。圖8為Laa75BO3:0.22Ce3+，yYb3+體系中Ce3+的能量傳遞效率ηΤ和Yb3+量子效率Q隨Yb3+的濃度y的變化。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。下述實(shí)施例中所用的原料的來源如表I中所示。表I實(shí)驗(yàn)中所使用的化學(xué)原料的來源
權(quán)利要求
1.一種紫外-近紅外量子剪裁熒光粉，其分子式為LaB03:XCe3+，yYb3+，其中:0.0l ≤ X ≤ 0.3,0.005 ≤ y ≤ 0.1。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外-近紅外量子剪裁熒光粉，其特征在于，X為0.22，y為0.03。
3.權(quán)利要求1或2所述紫外-近紅外量子剪裁熒光粉的制備方法，包括:在還原條件下，將氧化鑭、氧化鈰、氧化鐿和硼酸的混合物依次預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)，即得所述紫外-近紅外量子剪裁熒光粉。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述還原條件采用C粉或H2作為還原劑。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，該制備方法還包括:在所述預(yù)燒結(jié)之前，將氧化鑭、氧化鈰、氧化鐿和硼酸的混合物進(jìn)行研磨。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述氧化鑭、氧化鈰和氧化鐿所含的稀土元素的物質(zhì)的量之和與所述硼酸的物質(zhì)的量的比為1: (I 1.39)。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述氧化鑭、氧化鈰和氧化鐿所含的稀土元素的物質(zhì)的量之和與所述硼酸的物質(zhì)的量的比為1: (1.1 1.3)。
8.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)燒結(jié)的溫度為500°C 700°C，時(shí)間為2小時(shí) 3小時(shí)。
9.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為800°C 1100°C，時(shí)間為4小時(shí) 6小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紫外-近紅外量子剪裁熒光粉及其制備方法。該量子剪裁熒光粉的分子式為LaBO3:xCe3+，yYb3+，其中0.01≤x≤0.3，0.005≤y≤0.1。在還原條件下，將氧化鑭、氧化鈰、氧化鐿和硼酸的混合物依次預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)，即得所述紫外-近紅外量子剪裁熒光粉。本發(fā)明提供的熒光粉在可見光范圍不發(fā)光，可用于新型防偽技術(shù)以及軍事和公共安全方面，且該熒光粉可以使用365nm的紫外光激發(fā)，對人體沒有傷害，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號C09K11/78GK103224792SQ20131014325
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者荊西平, 邵黎明 申請人:北京大學(xué)