本发明专利技术涉及一种激光诱导的制冷材料，特别是一种具有红色激光诱导反斯托克斯荧光制冷特性的Eu3+掺杂无机材料及其制备方法。本发明专利技术基于反斯托克斯荧光制冷原理，提供一种用于光伏领域制冷系统的无机材料。该无机材料体系为稀土离子Eu3+激活的无机盐类材料。该制冷材料具有良好的激光诱导制冷性能，可达到制冷的要求，可被红色激光激发实现制冷，中掺杂离子Eu3+的7FJ组态通过吸收声子热布局，选择半导体红色激光器泵浦Eu3+的7F2能级，使其跃迁至5D0能级，通过5D0到7F1的辐射跃迁。利用荧光光子的能量大于吸收光子的平均能量，从而产生制冷。该体系用高温固相法制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一类具有红色激光诱导反斯托克斯荧光制冷特性的Eu3+掺杂无机材料及其制备方法，特别是一类用于光伏阵列散热技术的无机制冷材料及其制备方法，属于制冷材料制备领域。
技术介绍
反斯托克斯突光制冷的概念Pringsheim在1929年提出，随即Pringsheim和 Vavilov之间围绕着该想法展开了一场非常激烈的争论。第一个被观察到具有实际制冷现象的系统是由CO2激光器泵浦的CO2气体的振动态跃迁。直到1995年Epstein等人才成功在Yb3+掺杂的重金属氟化物玻璃材料中观测到了这种制冷的现象，1999年该研究组报道了在功率为1360mW的激光泵浦下，样品温度降低达21K，2005年该研究组报道了在功率为 10W, 1026nm的激光泵浦下，样品温度降低到208K。利用单色性良好的激光泵浦样品，利用荧光光子的能量大于吸收光子的平均能量，带走分子振动热能的一种荧光制冷方法。具有体积小、质量轻、无污染、无噪声、成本低和可靠性高等优点，在军事、航天卫星、低温物理与工程等领域有广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一类具有红色激光诱导反斯托克斯荧光制冷特性的Eu3+掺杂无机材料及其制备方法。一种Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体，所述玻璃体为Eu2O3掺杂的玻璃体，按摩尔百分比，由下述组分组成形成体60 80mol%调整体10 39· 9mol%Eu2O3O. I 10mol% ；其中，所述形成体选自B203、SiO2, GeO2, TeO2中的一种或两种；调整体选自MgO、 CaO、SrO、BaO、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Lu2O3 中的一种或两种。本专利技术所述Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体优选所述玻璃体为Eu2O3掺杂的玻璃体，按摩尔百分比，由下述组分组成形成体60 80mol%调整体15 39mol%Eu2O3I 5mol%。本专利技术所述Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体优选所述玻璃体选自 B203_Mg0_La203_Eu203、B203_Mg0_Gd203_Eu203、B203_Mg0_Lu203_Eu203、Si02_Ca0_Eu203、 SiO2-SrO-Eu2O3^ SiO2-BaO-Eu2O3^ GeO2-CaO-Eu2O3^ GeO2-SrO-Eu2O3^ TeO2-CaO-Eu2O3^ TeO2-SrO-Eu2O3'GeO2-TeO2-CaO-Eu2O3 中的一种，其中，Eu2O3 掺杂摩尔浓度为 O. I 10mol%。本专利技术所述Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体进一步优选所述玻璃体选自 62. 5B203-25Mg0_ (12. 5_x) La203_xEu203、62. 5B203-25Mg0_ (12. 5_x) Gd203_xEu203、 62. 5B203-25Mg0- (12. 5_x) Lu2O3-XEu2O3、80SiO2- (20_x) Ca0_xEu203、70SiO2- (30_x) SrO-XEu2O3> 60SiO2- (40-x) BaO-XEu2O3> 80GeO2- (20-x) Ca0_xEu203、70Ge02- (30-x) SrO-XEu2O3> 80Te02- (20-x) Ca0_xEu203、70Te02- (30-x) SrO-XEu2O3>40Ge02-40Te02- (20-x) CaO-XEu2O3 中的一种，其中 x=0. I 10。本专利技术所述Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体更进一步优选所述玻璃体选自 62. 5B203-25Mg0_ (12. 5_x) La203_xEu203、62· 5B203-25Mg0_ (12. 5_x) Gd203_xEu203、 62. 5B203-25Mg0- (12. 5_x) Lu2O3-XEu2O3、80SiO2- (20-x) Ca0_xEu203、70SiO2- (30-x) SrO-XEu2O3> 60SiO2- (40-x) BaO-XEu2O3> 80GeO2- (20-x) Ca0_xEu203、70Ge02- (30-x) SrO-XEu2O3> 80Te02- (20-x) Ca0_xEu203、70Te02- (30-x) SrO-XEu2O3>40Ge02-40Te02- (20-x) CaO-XEu2O3中的一种，其中X=I 5。本专利技术的另一目的是提供上述Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体的制备方法，一种Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体的制备方法，包含下述工艺步骤①原料混合按制冷材料组成的化学计量比，称取Eu2O3和各玻璃组分材料后混合；②焙烧和冷却将马弗炉升温到1200°C，将混合的原料置入坩埚并放入到加热的炉中焙烧30分钟，取出后倒在铜板冷却成玻璃；③抛光经过抛光得到表面光滑、厚度均匀的玻璃。本专利技术所述制备方法所述坩埚优选高纯刚玉坩埚或钼坩埚；所述加热炉优选马弗炉。稀土离子是公认的优良发光中心，稀土发光中心中Eu3+离子的量子效率是十分高的，因此本专利技术选择稀土离子Eu3+作为反斯托克斯荧光制冷中心。制冷功能的实现在于材料体系存在反斯托克斯荧光，可以带走产生的热量。本专利技术提出，选择恰当的基质材料，完全可以实现Eu3+稀土离子的反斯托克斯荧光制冷。本专利技术提供的荧光粉为稀土离子激活的具有较高声子能量的无机粉体和玻璃材料体系，是一种红色激光诱导后可产生反斯托克斯荧光制冷的荧光粉，可用在太阳能阵列散热系统的制冷材料，在体积、污染、噪声、成本和可靠性等方面都有一定的要求，本专利技术的无机制冷材料其较传统的制冷具有低污染、低噪声、低成本和高可靠性。在红色激光诱导下，实现制冷。附图说明本专利技术附图2幅，图I为反斯托克斯荧光制冷的原理图2为实施例2所得制冷材料在紫外光激发下的发射光谱。具体实施方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。Eu3+掺杂红色激光诱导制冷材料制冷机理如图I所示，在热平衡状态，Eu3+的基态和低激发态能级将满足波尔兹曼分布，选择波长合适的红色激光泵浦Eu3+的7F2能级至5Dtl 能级，通过Eu3+的5Dtl能级至7F1能级跃迁发射能量高于泵浦光源的橙红色光，通过反斯托克斯荧光发射带走热量，实现制冷。红色激光波长可以由材料体系中5Dtl能级至7F2能级发射峰位于611 626nm处，Eu3+的5Dtl能级至7F1能级发射峰位于58(T600nm光谱范围。如图 2所示的玻璃体系中同时存在5Dtl能级至7F1能级和7F2能级的两组发射，在这种材料体系中获得了荧光制冷性质，这种具有橙红和红光两组发射材料具有优越红色激光诱导的制冷性倉泛。实施例I62. 5B203-25Mg0-12. 4La203_0· IEu2O3 按材料组成化学计量比，称取 4. 35g B2O3, l.OOg MgO,4. 04g La203，0.04g Eu2O3充分混匀后，置入高纯刚玉坩埚，将马弗炉升温到 1200°C后，将样品放入马弗炉，焙烧30分钟，取出后倒在铜板冷却成玻璃，经过抛光得到表面光滑、厚度均匀的玻璃。实施例262. 5B203-25Mg0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体，其特征在于：所述玻璃体为Eu2O3掺杂的玻璃体，按摩尔百分比，由下述组分组成：形成体????????60~80mol%调整体????????10~39.9mol%Eu2O3?????????0.1～10mol%；其中，所述形成体选自B2O3、SiO2、GeO2、TeO2中的一种或两种；调整体选自MgO、CaO、SrO、BaO、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Lu2O3中的一种或两种。
【技术特征摘要】
1.一种Eu3+掺杂红色激光诱导制冷玻璃体，其特征在于所述玻璃体为Eu2O3掺杂的玻璃体，按摩尔百分比，由下述组分组成 形成体60 80mol% 调整体10 39· 9mol% Eu2O3O. I 10mol% ； 其中，所述形成体选自B203、SiO2, GeO2, TeO2中的一种或两种；调整体选自MgO、CaO、SrO、BaO、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Lu2O3 中的一种或两种。2.根据权利要求I所述的玻璃体，其特征在于所述玻璃体为Eu2O3掺杂的玻璃体，按摩尔百分比，由下述组分组成 形成体60 80mol% 调整体15 39mol% Eu2O3I 5mol%。3.根据权利要求I所述的玻璃体，其特征在于所述玻璃体选自B203-Mg0-La203-Eu203、B2O3-MgO-Gd2O3-Eu2O3' B203-Mg0_Lu203-Eu203、SiO2-CaO-Eu2O3^ SiO2-SrO-Eu2O3^SiO2-BaO-Eu2O3^ GeO2-CaO-Eu2O3^ GeO2-SrO-Eu2O3^ TeO2-CaO-Eu2O3^ TeO2-SrO-Eu2O3^GeO2-TeO2-CaO-Eu2O3中的一种,其中，Eu2O3掺杂摩尔浓度为O. I 10mol%。4.根据权利要求3所述的玻璃体，其特征在于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金苏，陈宝玖，李香萍，孙佳石，仲海洋，程丽红，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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