一种钒钼酸盐无机材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种钒钼酸盐无机材料、制备方法及应用。所述钒钼酸盐材料的化学式为Cs

Vanadium molybdate inorganic material, preparation method and application thereof

The invention discloses a vanadium molybdate inorganic material, a preparation method and an application thereof. The chemical formula of the vanadium molybdate material is Cs

【技术实现步骤摘要】
一种钒钼酸盐无机材料、制备方法及应用
本专利技术涉及一种发光材料、制备方法及其应用，特别涉及一种可以实现从紫外光到近红外光转换发射材料的Yb3+离子激活的钒钼酸盐材料、制备方法及其应用，属于发光材料

技术介绍
自然界之中近红外的发光波长与可见光完全不同，一般的物体对于近红外的吸收效率很低，可以说一般的物体在近红外光面前几乎是“透明”的，并且，近红外光在传播过程之中受到其它物体的影响甚小。近紫外光技术在热学材料、医疗探测、非线性光学、军事领域、太阳能器件及其测试分析技术等方面，都具有必不可少的作用，近年来，近红外光的产生，及其和物质的相互作用在应用技术方面有着重要的作用。各种可以产生近红外光的材料之中，稀土离子是一种重要的激活剂之一，在无机基质的晶体场之中，稀土离子的4f能级实现劈裂，各个能级之间可以实现电子的跃迁，产生各种波长的特征荧光发射，特别是稀土离子的电子跃迁的长寿命及其近红外波长区间的线装发射谱，赋予稀土离子的红外发射无法比拟的优势，有着极其重要的作用。例如，硅基太阳能电池对入射光的有效响应频谱范围为400～1000纳米，这与太阳光的光谱分布不完全匹配，使得能量小于太阳能电池能隙的太阳光不能被有效的吸收。为了解决这个难题，科研人员关注了稀土离子，尤其是Yb3+离子的红外发射，其特征的近红外发射可以很好地匹配硅基光伏太阳能器件，从而提高硅基太阳能电池的光电转换效率。Yb3+离子的最外层具有13个4f电子，光谱跃迁是在基态能级2F7/2和激发态能级2F5/2之间实现，不存在激发态的吸收和相应的上转换发射，具有较高的光转换效率。
技术实现思路
本专利技术克服了稀土离子Yb3+在紫外-可见光内吸收弱的缺点，提供一种制备工艺简单，生产成本低，近红外的发光效率高，可实现紫外光转换发射近红外光的钒钼酸盐光转换材料、制备方法及其应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种钒钼酸盐无机材料，它的化学式为Cs4Mo2V6O23:xYb3+，其中Yb3+为激活离子，x为Yb3+掺杂的摩尔比，掺杂的范围为0.0001≤x≤0.15；在紫外光激发下，所述的钒钼酸盐无机材料发射900～1100纳米近红外光。本专利技术技术方案还涉及上述钒钼酸盐材料的两种制备方法，一种是采用高温固相法，包括如下步骤：1、按化学式Cs4Mo2V6O23:xYb3+中各元素的化学计量比，其中，x为Yb3+掺杂的摩尔比，0.0001≤x≤0.15，分别称取含有Cs+的化合物、含有Yb3+的化合物、含有Mo6+的化合物，含有V5+的化合物，研磨、混合均匀，得到混合物；2、将步骤1得到的混合物置于马弗炉中，在空气气氛下预煅烧1～2次，预煅烧温度为250～750℃，预煅烧时间为1～10小时，自然冷却后，得到预煅烧混合物；3、将得到的预煅烧混合物研磨、混合均匀，置于马弗炉中,在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为750～900℃，煅烧时间为1～15小时；自然冷却至室温，得到一种将紫外光转换为近红外光的钒钼酸盐无机材料。上述高温固相制备方法中，步骤2的预煅烧温度为350～600℃，预煅烧时间为2～8小时；步骤3的煅烧温度为750～850℃，煅烧时间为3～8小时。制备所述钒钼酸盐无机材料的另一种方法是采用湿化学合成方法，包括如下步骤：1、按化学式Cs4Mo2V6O23:xYb3+中各元素的化学计量比，其中，x为Yb3+掺杂的摩尔比，0.0001≤x≤0.15，分别称取含有Cs+的化合物、含有Yb3+的化合物、含有Mo6+的化合物，含有V5+的化合物，分别将它们溶解于稀硝酸溶液中，得到含有各离子的透明溶液；按各离子反应物质量的0.5～3％分别添加络合剂草酸或柠檬酸，搅拌直至完全溶解；2、将步骤1得到的各种溶液缓慢混合，在温度为80～90℃的条件下搅拌，缓慢蒸发、烘干，得到蓬松的含有Cs+、Yb3+、Mo6+和V5+的前驱体；3、将步骤2得到的前驱体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为700～900℃，煅烧时间为1～15小时，自然冷却到室温，得到一种将紫外光转换为近红外光的钒钼酸盐无机材料。上述湿化学合成制备方法中，步骤3的煅烧温度为750～850℃，煅烧时间为2～15小时。本专利技术提供的钒钼酸盐无机材料制备方法中，所述的含有Cs+的化合物为氧化铯、碳酸铯、硝酸铯中的一种；含有Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；含有V5+的化合物为五氧化二钒、偏钒酸铵中的一种；所述的含Mo6+的化合物为氧化钼、钼酸铵中的一种。本专利技术提供的钒钼酸盐基质材料，可以有效地吸收紫外光和可见光，通过基质在紫外-近紫外的宽带吸收，将能量传递到Yb3+激活离子，将紫外光高效的转换为近红外光。因此，本专利技术技术方案还包括所述的钒钼酸盐无机材料的应用，用途之一是将其应用于制备吸收紫外光产生热的功能纺织品。还有的另一个用途是将其应用于制备硅基太阳能电池与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术提供的钒钼酸盐含有Mo和V离子，两者和氧组成的多面体，在紫外和近紫外都有极其强的光吸收，在紫外-近紫外区间实现宽带激发。2、本专利技术提供的钒钼酸盐材料，在紫外-近紫外光激发下，发射出950～1100纳米的近红外光，是一种新型的光转换材料。3、本专利技术提供的钒钼酸盐材料，制备工艺简单易行，对于设备的要求不高，且生产的成本低廉，易于工业化生产。制备过程中不需要特殊的保护，且对环境友好、无污染。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的样品Cs4Mo2V6O23:0.0001Yb3+的X射线粉末衍射图谱；图2实施例1制备样品Cs4Mo2V6O23:0.0001Yb3+的SEM（扫描电子显微镜）图谱；图3实施例1制备样品Cs4Mo2V6O23:0.0001Yb3+在980纳米波长监测下的激发光谱图；图4实施例1制备样品Cs4Mo2V6O23:0.0001Yb3+在390纳米波长激发下的荧光光谱图；图5实施例6制备样品Cs4Mo2V6O23:0.15Yb3+的X射线粉末衍射图谱；图6实施例6制备样品Cs4Mo2V6O23:0.15Yb3+的SEM（扫描电子显微镜）图谱；图7实施例6制备样品Cs4Mo2V6O23:0.15Yb3+在980纳米波长监测下的激发光谱图；图8实施例6制备样品Cs4Mo2V6O23:0.15Yb3+在390纳米波长激发下的荧光光谱图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1：本实施例制备Cs4Mo2V6O23:0.0001Yb3+。根据化学式Cs4Mo2V6O23:0.0001Yb3+中各元素的化学计量比，分别称取原料：氧化铯Cs2O：1.88克，氧化钼MoO3：0.96克，五氧化二钒V2O5：1.82克，硝酸镱Yb(NO3)3：0.001克。将上述原料在玛瑙研钵中研磨，充分混合均匀后，置于氧化铝坩埚之中，空气气氛下在马弗炉中在350℃预煅烧2小时，然后冷至室温；取出样品，把混合料充分混合研磨均匀，在空气气氛下在马弗炉中在450℃预煅烧1小时，然后冷至室温；取出样品研磨混合均匀，再次在空气气氛之中750℃煅烧8小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状样品。参见附图1，为按本实施例技术方案制备的钒钼酸盐的X射线粉末衍射图谱，结果显示无其它杂峰出现，所制得的钒钼酸盐是纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钒钼酸盐无机材料，其特征在于它的化学式为Cs

【技术特征摘要】
1.一种钒钼酸盐无机材料，其特征在于它的化学式为Cs4Mo2V6O23:xYb3+，其中Yb3+为激活离子，x为Yb3+掺杂的摩尔比，掺杂的范围为0.0001≤x≤0.15；在紫外光激发下，所述的钒钼酸盐无机材料发射900～1100纳米近红外光。2.一种如权利要求1所述的钒钼酸盐材料的制备方法，其特征在于采用高温固相法，包括如下步骤：(1)按化学式Cs4Mo2V6O23:xYb3+中各元素的化学计量比，其中，x为Yb3+掺杂的摩尔比，0.0001≤x≤0.15，分别称取含有Cs+的化合物、含有Yb3+的化合物、含有Mo6+的化合物，含有V5+的化合物，研磨、混合均匀，得到混合物；(2)将步骤（1）得到的混合物置于马弗炉中，在空气气氛下预煅烧1～2次，预煅烧温度为250～750℃，预煅烧时间为1～10小时，自然冷却后，得到预煅烧混合物；(3)将得到的预煅烧混合物研磨、混合均匀，置于马弗炉中,在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为750～900℃，煅烧时间为1～15小时；自然冷却至室温，得到一种将紫外光转换为近红外光的钒钼酸盐无机材料。3.根据权利要求2所述的一种钒钼酸盐无机材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）的预煅烧温度为350～600℃，预煅烧时间为2～8小时。4.根据权利要求2所述的一种钒钼酸盐无机材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）的煅烧温度为750～850℃，煅烧时间为3～8小时。5.根据权利要求2所述的一种钒钼酸盐无机材料的制备方法，其特征在于：所述的含有Cs+的化合物为氧化铯、碳酸铯、硝酸铯中的一种；含有Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；含有V5+的化合物为五氧化二钒、偏钒酸铵中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑敏，王作山，杨泸，
申请(专利权)人：江苏纳盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32