[发明专利]一种可见光下转换红外频移材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光的变频和发光材料技术领域，具体涉及一种可见光下转换红外频移材料及 其制备方法。

背景技术

本发明所述的可见光下转换红外频移材料系指一种利用量子裁剪技术，将稀土离子(或 者是稀土离子和过渡金属离子)掺杂于低能声子基质(硫化物玻璃、氟化物玻璃、碲酸盐玻 璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硫化物晶体、氟化物晶体、碲酸盐晶体、硼酸盐晶体、磷酸 盐晶体、3Y-ZrO₂)所形成的材料，它经可见光(0.38～0.78μm，高频)照射后，能高效的发 射红外光(0.8～5μm，低频)。

量子裁剪技术是指通过不同离子能级的匹配，使能量在不同离子间发生传递，从而使 泵浦光子与辐射光子的频率不一致来实现光的变频和制备发光材料的一种新途径。1957年， Dexter首次提出一个紫外光子的能量足以分裂成两个可见光子，1974年，J.L.Sommerdi jk 和W.W.Piper研究发现，在YF:Pr³⁺中，Pr³⁺从4f5d激发态回到基态经过两次辐射跃迁，辐 射光子皆为可见光子，1999年，R.T.Wegh等人深入研究了三价稀土离子在VUV(真空紫外) 区的能级，发现两个稀土离子相结合，它们之间的部分能量发生传递，吸收一个真空紫外光 子可以产生两个可见光子，获得接近～200％的量子效率，如LiGdF₄:Er³⁺，Tb³⁺，并把这种可 见光量子裁剪技术称为下转换(Downconversion)。

目前，涉及下转换及量子裁剪的中国专利共有8项，其中：

(1)CN1842582是一种气体放电灯，其特征是紫外向下转换为可见光(磷光体涂层)， 它包括：①活化剂即在主晶格内占据结晶学位置的第一镧系离子和第二镧系离子；②敏化剂： 即铊(I)离子和铅(II)离子。

(2)CN101391795是一种下转换荧光基质材料氟化钆钠纳米晶的制备方法，其特征是紫 外向下转换为可见光，采用液相掺混的方法，先将稀土氧化钆溶于高氯酸或盐酸中，加入络 合剂，调节溶液的pH，注入氟化钠水溶液，分离沉淀物并用去离子水超声洗涤，30～80℃干 燥，所的氟化钆钠纳米颗粒在70～150nm。

(3)CN101353229是关于稀土离子掺杂的下转换发光透明微晶玻璃，其特征是在氟氧化 物微晶玻璃基体中掺杂稀土离子，稀土离子的摩尔浓度为1～40％，氟化物微晶在玻璃基体 中的体积百分比为1～50％，在室外长期光照条件下不易老化，并可加工成透明的板状甚至 超薄板状，可应用于太阳能电池领域。

(4)CN1287680涉及一种荧光材料，其特征是紫外向下转换为可见光，它包括由铒、 钆和选自稀土元素和/或过渡金属的活化剂。这种荧光材料被波长足够短的辐射激发时，可 以起到量子切割器的作用，其量子效率在100％以上。

(5)CN101398132涉及一种频率下转换超薄背板光源，适用于光照明和显示系统， 其特征是紫外向下转换为可见光，它包括一个掺杂三种稀土离子Tm³⁺，Eu³⁺，Tb³⁺的发光玻璃 平板或发光晶体平板，以及多个位于平板两侧的激发源，激发光中心波长为350～360nm，功 率为300～700mW。

(6)CN100999663是一类掺杂镨的钨酸盐发光材料，涉及发光、显示和闪烁材料领域， 其特征是深紫外区或更短波段的光子向下转换为可见光光子，材料类型为单晶、粉末或玻璃， 通过Pr³⁺离子的量子剪裁和钨酸根与Pr³⁺离子间的能量传递，将一个处于深紫外区或更短波 段的光子转换成人眼和CCD敏感的两个可见光子，从而实现发射波长集中在490～650nm敏 感可见光区的量子裁剪，其总的荧光量子效率超过100％。