[发明专利]一种可见光超宽带敏化近红外发光的荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种过渡金属Cr³⁺与稀土Er³⁺离子共掺的无机荧光粉末材料，其化学通式为：La_3(1‑x)Er_3xGa_5.5(1‑y)Cr_5.5yNb_0.5O₁₄，其中0x≤0.07，y＝0.005。本发明还提供了上述荧光粉的制备方法。本发明利用高温固相法合成出Cr³⁺，Er³⁺共掺的La₃Ga_5.5Nb_0.5O₁₄无机荧光粉末材料；通过X射线粉末衍射XRD、瞬态/稳态荧光光谱FL等仪器测试；结果表明本发明合成出荧光粉具有几乎覆盖可见光全波段吸收和1536nm近红外光高效发射的荧光特性，且由于掺杂基质La₃Ga_5.5Nb_0.5O₁₄具有优良的热稳定性和化学稳定性，这种新型的过渡金属宽谱敏化稀土离子的荧光粉能够适用于LSC中的高效稳定的荧光染料。

技术领域

本发明涉及荧光粉末材料技术领域，尤其涉及一种利用高温固相法合成出过渡金属Cr³⁺与稀土Er³⁺离子共掺的无机荧光粉末材料。

背景技术

随着人类社会的发展，对于能源的需求日益增长，太阳能作为绿色可再生的能源受到了越来越广泛的发掘和利用。其中，太阳能电池的设计开发一直备受研究人员的关注。太阳能荧光聚光器(LSC)是在大面积的透明基板的两侧附着太阳能电池，透明基板中均匀分散着荧光染料颗粒，入射进透明基板中的太阳光通过荧光染料的吸收和发射被转换成特定波长的光，这种发射光又通过光波导的形式在基板中传播，直到两侧的太阳能电池。LSC由于设计的巧妙性，仅需很小面积的太阳能电池，且不需要昂贵的太阳光跟踪系统，极大地降低了太阳能电池的成本，被认为是取代传统太阳能电池的器件之一。

实现LSC广泛应用的关键因素是研发出高效稳定的荧光染料。目前，所使用的荧光染料主要是具有可见光波段发射的有机物，存在吸收和发射之间的重吸收较大、稳定性较差等问题。基于此，新型的荧光染料需要具备如下特点：1、可见光波段全吸收，近红外波段发射；2、发射的近红外光与两侧附着的太阳能电池的最佳吸收波段匹配；3、化学稳定性和热稳定性优良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过渡金属Cr³⁺与稀土Er³⁺离子共掺的无机荧光粉末材料，以解决现有LSC中的荧光染料存在吸收和发射之间的重吸收较大、稳定性较差的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可见光超宽带敏化近红外发光的荧光粉，其化学通式为：La_3(1-x)Er_3xGa_5.5(1-y)Cr_5.5yNb_0.5O₁₄，其中0x≤0.07，y＝0.005。

本发明还提供了上述荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)各组份按化学计量比要求准确称量；

(2)在玛瑙研钵中充分混合研磨各组分；

(3)将步骤(2)中均匀混合的粉末进马弗炉进行低温预烧、高温煅烧，合成出目标产物。

优选的，步骤(1)所述的各组份包括La₂O₃,Ga₂O₃,Nb₂O₅,Cr₂O₃,Er₂O₃。

优选的，步骤(2)中研磨包括先干磨混合均匀后加入酒精湿磨均匀。