包含镧系离子诸如Pr制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将530nm以下的较长波长的电磁辐射能量转换为220至425nm范围内的较短波长的电磁辐射能量的硅酸盐基镧系离子掺杂材料，其中所述硅酸盐基材料为掺杂有选自镨、钆、铒、钕的镧系离子的结晶硅酸盐材料，并且在共掺杂的情况下有它们中的至少两种。此外，硅酸盐基材料特别是可从包含盐和有机溶剂的共混物，接着进行特定的煅烧过程和摩擦学冲击以调节颗粒粒度并增加颗粒的结晶度来得到。所述硅酸盐基材料可用于在暴露于500nm以下的较长波长的电磁辐射能量下使覆盖包含所述硅酸盐基材料的表面的微生物或细胞失活。酸盐基材料的表面的微生物或细胞失活。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含镧系离子诸如Pr
3+
活化并任选地Gd
3+
共活化的硅酸盐的蓝光至UV上转换器及其用于表面消毒目的的应用
[0001]本专利技术涉及一种用于将530nm以下的较长波长的电磁辐射能量转换为220至425nm范围内的较短波长的电磁辐射能量的硅酸盐基镧系离子掺杂材料，其中所述硅酸盐基材料为掺杂有选自镨、钆、铒、钕的镧系离子的结晶硅酸盐材料，并且在共掺杂的情况下有它们中的至少两种。此外，硅酸盐基材料特别是可从包含盐和有机溶剂的共混物，接着进行特定的煅烧过程和摩擦学冲击以调节颗粒的粒度并增加结晶度来得到。硅酸盐基材料可用于在暴露于小于500nm的较长波长的电磁辐射能量下灭活微生物或细胞。
[0002]自从专利技术了高效的发射蓝光或UV
‑
A(365
‑
500nm)的(In,Ga)N半导体材料以来，无机固态光源的性能优于其他照明技术诸如白炽灯和放电灯，因此室内并且同时户外照明也以利用无机半导体材料(In,Ga)N作为主要辐射源的荧光体转换发光二极管(pcLED)为主。
[0003]预计这种情况将在未来几十年内得到确立，依赖发蓝光(In,Ga)N LED作为主要辐射源的光源将渗透并主导所有类型的照明应用领域，例如：室内、室外、广告、建筑、装饰、特种和街道照明。
[0004]因此，室内照明将依赖发射谱带在400和480nm之间的半导体光源，其将部分地被无机荧光体转化为其他颜色以得到白光。然而，取决于目标色温，总功率分布的约5至10％将保持在蓝色光谱内，这继而意味着该辐射可以强制激发被辐照的上转换器(up
‑
converter)以在照明点处得到UV辐射。
[0005]最近，这个机会引起了专门的研发项目，这些项目旨在确定高效的蓝光至UV
‑
C上转换材料(up
‑
conversion materials)，诸如Y2SiO5:Pr,Gd,Li等。迄今为止发现并公开的材料的主要问题是它们的上转换效率相当低，仅大于检测水平或信噪比。
[0006]此外，US 2013/0052079公开了一种组合物，其包含能够将初始电磁能(A)转化为电磁能(B)以灭活或杀死微生物的荧光体。然而，其中所描述的方法不会产生具有上转换性能的荧光体。
[0007]真正需要的是一种上转换材料，其能够在典型日光照射时段内(即数小时内)显著减少传染性微生物，使得可以有效地实现每日微生物的减少。此外，该材料必须对环境无害，并且应表现出至少10000小时的操作寿命。最后，该材料必须具有成本效益好且可回收以广泛渗透到此类表面涂层中。
[0008]因此，上转换材料的效率还必须比已知材料的效率好得多，因为LED中只有总功率分布的剩余的约5至10％保持在蓝色光谱范围内，并且应该用于强制激发被辐照的上转换器以在辐照点处得到UV辐射。
[0009]因此，本专利技术的主题是提供具有提高的效率的蓝/绿光至UV辐射上转换无机材料以及用于生产该材料的方法。
[0010]该主题通过所公开的新型蓝/绿光至UV辐射上转换无机硅酸盐基材料、制备它们的方法以及它们在涂层、基质材料表面、薄膜、复合层中的应用来解决。在从属权利要求和说明书中公开了特别优选的实施方案。本专利技术的一个优选的实施方案涉及根据理想化的通式A1‑
x
‑
y
‑
z
B*
y
B2SiO4:Pr
x
+任选的Gd
z
的经Pr
3+
活化并共掺杂有Gd
3+
的硅酸盐，特别是A1‑
x
‑
y
‑
z
B*
y
B2SiO4:Pr
x
+任选的Gd
z
，其中A＝Mg、Ca、Sr、Ba；且B＝Li、Na、K、Rb、Cs，优选为Li、Na、K，特别优选Li；且B*＝Li、Na、K、Rb、Cs，优选为Na、K。其中在这两个式中x＝0.0001至0.05，优选0.001至0.05，z＝0或z＝0.0001至0.3，优选0.001至0.3，并且y＝x+z，其中y可以为y＝0.0001至0.35，优选的是，i)如果z＝o，则y＝x，和ii)如果z＝0.001至0.3，则y＝0.0002至0.35，B*
y
充当Pr
x
和Gd
z
的电荷补偿。优选的实例为Ca
0.98
Pr
0.01
Na
0.01
Li2SiO4或Ca
0.96
Pr
0.01
Gd
0.01
Na
0.02
Li2SiO4。
[0011]替代地，理想化的通式可以为A1‑
2x
‑
2z
B*
x+z
B2SiO4:Pr
x,
Gd
z
，其中B*中的x+z与Pr
x
和Gd
z
连接。
[0012]本专利技术的另一个实施方案涉及将这种可见光和/或UV辐射上转换器材料掺入到聚合物基质中。
[0013]根据本专利技术的掺杂有镧系离子的硅酸盐基材料能够在日光或LED灯照射下降低表面处的微生物浓度。
[0014]本专利技术的主题是提供一种UV发射材料，特别是能够在220至425nm范围内、特别是240nm至320nm、最优选250至320nm范围内的波长下发射电磁辐射能量的材料。共掺杂有镨和钆的硅酸盐在311nm下具有非常强的发射(图26)。本专利技术的另一个主题是在用于自消毒目的的组合物或膜中提供包含至少一种光致发光无机微米级颗粒的组合物或膜。这些颗粒能够将蓝至绿色(380
‑
550nm)的光子转换为紫外光子，这一过程被称为上转换。特别地，颗粒具有大于70％，特别是大于或等于80％、90％，更优选等于或大于95％、98％，最优选等于大于99％的材料结晶度。结晶度可通过本领域技术人员(晶体学家)已知的方法使用Rietveld分析来评估(Madsen等人,Description and survey of methodologies for the determination of amorphous content via X
‑
ray powder diffraction,Z.Kristallogr.226(2011)944
‑
955)。
[0015]根据本专利技术的一个主要方面，所述UV发射材料即所述硅酸盐基镧系离子掺杂材料，特别是能够在220至425nm、特别是240nm至320nm范围内的波长(较短波长)处发射电磁辐射能量的材料，在不被照射、特别是不被波长在450nm和更长波长范围内、特别是在450nm至530nm范围内的波长照射的情况下对微生物无害。以450nm和更长波长范围内、特别是在450本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将较长波长的电磁辐射能量转换为较短波长的电磁辐射能量的硅酸盐基镧系离子掺杂材料，其中所述硅酸盐基材料为掺杂有选自镨、钆、铒、钕的镧系离子的结晶硅酸盐材料，在共掺杂的情况下有它们中的至少两种，并且其中将530nm以下的至少一种较长波长的电磁辐射能量转换为在220至425nm范围内的至少一种较短波长的电磁辐射能量。2.根据权利要求1所述的硅酸盐基材料，其中所述掺杂有镧系离子的结晶硅酸盐材料选自环硅酸盐、焦硅酸盐和链硅酸盐。3.根据权利要求1或2所述的硅酸盐基材料，其中i)所述结晶硅酸盐材料不是硅酸盐水合物，特别是所述硅酸盐不含结晶水。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述材料的结晶度大于70％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述硅酸盐基材料是包含以下的结晶硅酸盐材料i)结晶纯相，特别是所述结晶材料包含一种晶体相，所述晶体相包含90重量％的结晶材料，特别是所述晶体相包含大于或等于95重量％、更优选大于或等于98重量％的结晶材料(100重量％)，或ii)所述硅酸盐基材料包含至少一种晶体相，所述晶体相包含至少90重量％的硅酸盐基材料，特别是所述晶体相包含大于或等于95重量％的硅酸盐基材料(100重量％)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述结晶硅酸盐材料选自理想化的通式IA1‑
x
‑
y
‑
z
B*
y
B2SiO4:Ln
1x,,
Ln
2z,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
I其中x＝0.0001
‑
0.05，z＝0或z＝0.0001至0.3且y＝x+z，其中A选自Mg、Ca、Sr和Ba，其中B选自Li、Na、K、Rb和Cs，其中B*选自Li、Na和K，其中B等于B*或B不等于B*，优选B和B*不相等，和Ln1选自镨(Pr)、铒(Er)和钕(Nd)，任选的Ln2选自钆(Gd)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述结晶硅酸盐材料掺杂有镨。8.根据权利要求1至7中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述结晶硅酸盐材料掺杂有镨并共掺杂有钆。9.根据权利要求1至8中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述结晶硅酸盐材料是结晶硅酸盐的固溶体或包含至少一种碱金属离子和至少一种碱土金属离子的掺杂有镧系离子的结晶硅酸盐的固溶体，特别是所述结晶硅酸盐掺杂有镨并任选地共掺杂有钆。10.根据权利要求1至9中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述结晶硅酸盐材料选自理想化的通式IaA1‑
x
‑
y
‑
z
B*
y
B2SiO4:Pr
x,
Gd
z,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Ia其中A＝Mg、Ca、Sr、Ba且B＝Li、Na、K、Rb、Cs，并且，其中在式Ia中，x＝0.0001
‑
0.05，z＝0或z＝0.0001至0.3且y＝x+z，其中B*选自Li、Na和K，它们为了硅酸盐的电荷平衡而存在，
其中B等于B*或B不等于B*，优选B和B*不相等。11.根据权利要求1至9中任一项所述的硅酸盐基材料，其中所述结晶硅酸盐材料选自通式II(Ca1‑
a
Sr
a
)1‑
2b
Ln
b
Na
b
Li2SiO
4 II其中a＝0.0001至1，优选0.0001至0.1，b＝0.0001至1，优选0.0001至0.1，且Ln为选自镨、钆、铒、钕的镧系离子，在共掺杂的情况下有它们中的至少两种，特别为镨和任选的钆是优选的。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：赢创运营有限公司，
类型：发明
国别省市：