本发明专利技术公开了一种在紫外光激发下实现近红外发光的钼酸盐材料及其制备和应用，属于固体发光材料领域。材料的化学通式为R2-2xYb2xZr3Mo9O36,其中，R为稀土离子Er3+、Eu3+、La3+、Y3+、Ce3+、Tm3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Lu3+中的一种，x为Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x<1.0。本发明专利技术公开的材料能被200～450纳米的紫外光有效激发而发射900～1100纳米的近红外光，能解决太阳光与太阳能电池硅片之间的光谱失配问题，可作为硅基太阳能电池用稀土光转换材料。所述的近红外发光材料还可用于防伪标记、食品和医药领域的分析测定等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发光材料及其制备方法和应用，特别涉及一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料、制备方法及应用，属于发光材料
技术介绍
随着不可再生资源的日益枯竭，人类迫切需要开发和应用新能源。目前，太阳能光伏发电作为一项新的能源技术，引起世界各国的广泛关注，我国政府也大力扶持这项新能源技术的开发与研究。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术，这项技术的关键元件是太阳能电池，根据所用材料的不同可分为:硅太阳能电池、纳米晶太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。硅太阳能电池对入射光的有效响应频谱范围为400 1100纳米，然而太阳光中占很大部分的短波长的紫外及蓝绿光很难被硅太阳能电池吸收。因此，在单晶硅太阳能电池的光伏作用过程中，受到这种半导体硅带隙的制约作用，大约有30%的太阳光辐射能量因热损失而浪费，这成为制约太阳能电池效率提高的瓶颈之一。 下转换发光遵循斯托克斯定律,发射光谱中最大强度所对应的波长相对于激发光谱中最大强度所对应的波长而言会向长波方向移动。采用下转换发光材料，在光照射下一个高能量光子分裂成两个低能量光子，可实现太阳能光谱的调整，使可见光转化为能被太阳能电池高效吸收的红外光，从而提高单晶硅太阳能电池的光转化效率。因此，开发新型适用于太阳光谱转换的以及对环境友好、制作成本低的下转换发光材料具有重要的研究意义。由于Yb3+离子在近红外1000纳米左右的发光与太阳能电池的响应光谱相匹配，因此常被用作下转换发光材料的掺杂离子。但是，通常单掺杂Yb3+离子很难吸收紫外及可见光，可以通过共掺三价稀土离子作敏化剂来改善其在紫外至可见光区的吸收，提高太阳能的利用率。Chen等报道了 Ce3+/Yb3+在硼酸盐玻璃中的下转换发光(J.Appl.Phys., 104,116105 (2008))，在330纳米的紫外光激发下发射出976纳米的近红外发光，最大量子效率可达到174% ;李开宇等人也成功制备了 Pr3+、Yb3+共掺杂的YPO4粉体，研究了不同Yb3+离子的掺杂浓度对能量传递效率的影响，得到了在450纳米光激发下的下转换近红外发光(发光学报，2012年5月，33卷，第5期)。然而这 些敏化离子虽然在紫外至可见区有吸收，但其吸收强度比较弱，此外，以镱离子Yb3+为激活离子，R2^Jb2xZr3Mo9O36为基质，在紫外光激发下实现近红外发光的材料未见公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种制备工艺简单，生产成本低，在200 450纳米波长范围内具有强吸收，并发射出1000纳米附近高强度的近红外光的钥酸盐材料及其制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料，它的化学通式为Ub2xZr3Mo9O36,其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+、钦离子Ho3+、镥离子Lu3+中的一种，x为Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.0001 ( x〈l.0 ;所述钥酸盐材料在200 450纳米的紫外光激发下，发射出900 1100纳米的近红外光。本专利技术技术方案还提供一种制备如上所述的在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料的方法，即采用高温固相法，具体包括如下步骤: 1、按化学式IV2xYb2xZr3Mo9O36中各元素的化学计量比，其中0.0001 ( χ<1.0，分别称取含有镱离子Yb3+的化合物、含有离子R的化合物、含有锆离子Zr4+的化合物、含有钥离子Mo6+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；所述的离子R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+、钦离子Ho3+、镥离子Lu3+中的一种； 2、将步骤I得到的混合物在空气气氛下预烧结I 2次；预烧结温度为200 500°C，预烧结时间为I 10小时； 3、将得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为500 900°C，煅烧时间为I 20小时，自然冷却到室温，得到一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料。 本专利技术的一个优选方案是:采用高温固相法时，步骤2的预烧结温度为250 4500C，预烧结时间为2 9小时；步骤3的煅烧温度为550 850°C，煅烧时间为3 18小时。本专利技术技术方案还包括另一种制备如上所述的在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料的方法，即采用化学合成法，具体包括如下步骤: 1、按化学式IV2xYb2xZr3Mo9O36中各元素的化学计量比，其中0.0001 ( χ<1.0，称取含有镱离子Yb3+的化合物、含有锆离子Zr4+的化合物、含有离子R的化合物，将它们分别溶解于稀硝酸溶液中，得到各种透明溶液；按各反应物质量的0.5 2.0wt%分别添加络合剂柠檬酸或草酸，在50 80°C的温度条件下搅拌直至完全溶解；所述的离子R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+、钦离子Ho3+、镥离子Lu3+中的一种； 2、按化学式R2-2xYb2xZr3Mo9036中各元素的化学计量比，其中0.0001 ( χ<1.0，称取含有钥离子Mo6+的化合物，溶解于去离子水或乙醇溶液中，按反应物质量的0.5 2.0 丨％添加络合剂柠檬酸或草酸，在50 80°C的温度条件下搅拌直至完全溶解； 3、将步骤I和2得到的各种溶液缓慢混合，在50 80°C的温度条件下搅拌I 2小时后，静置，烘干，得 到蓬松的前驱体； 4、将前驱体置于马弗炉中煅烧，温度为550 850°C，时间为5 20小时，自然冷却到室温，得到一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料。本专利技术所述的含有离子R的化合物为R的氧化物、有机络合物、硝酸盐中的一种；含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；含有锆离子Zr4+的化合物为氧化锆、硝酸锆中的一种；所述的含有钥离子Mo6+的化合物为氧化钥、钥酸铵中一种。本专利技术所述的钥酸盐材料，在200 450纳米波长范围内具有强吸收，且发射出900 1100纳米范围内高强度的近红外光，可用于硅基太阳能电池的光转换材料。本专利技术的原理是:利用Yb3+离子在1000纳米的红外发射正好位于硅太阳能电池对入射光的最佳响应区间，进而通过离子间共合作能量转移，吸收一个200 450纳米短波光子，发射两个长波光子，实现紫外光的高效利用，同时可以减弱硅基太阳能电池的热效应，因此可以作为潜在的提闻娃基太阳能电池效率的材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果: 1、本专利技术提供的在紫外光激发下实现近红外发光的钥本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在紫外光激发下实现近红外发光的钼酸盐材料，其特征在于：它的化学通式为R2?2xYb2xZr3Mo9O36，其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+、钬离子Ho3+、镥离子Lu3+中的一种；x为Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x<1.0；所述钼酸盐材料在200～450纳米的紫外光激发下，发射出900～1100纳米的近红外光。
【技术特征摘要】
1.一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料，其特征在于:它的化学通式为Ub2xZr3Mo9O36，其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+、钦离子Ho3+、镥离子Lu3+中的一种；x为Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.0001彡x〈l.0 ;所述钥酸盐材料在200 450纳米的紫外光激发下，发射出900 1100纳米的近红外光。2.一种如权利要求1所述的在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料的制备方法，采用高温固相法，其特征在于包括如下步骤: Cl)按化学式Ub2xZr3Mo9O36中各元素的化学计量比，其中0.0001 ( χ<1.0，分别称取含有镱离子Yb3+的化合物、含有离子R的化合物、含有锆离子Zr4+的化合物、含有钥离子Mo6+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；所述的离子R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+、钦离子Ho3+、镥离子Lu3+中的一种； (2)将步骤(I)得到的混合物在空气气氛下预烧结I 2次，预烧结温度为200 500°C，预烧结时间为I 10小时； (3)将得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为500 900°C，煅烧时间为I 20小时，自然冷却到室温，得到一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料。3.根据权利要求书2所述的一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)的预烧结温度为250 450°C，预烧结时间为2 9小时。4.根据权利要求书2所述的一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)的 煅烧温度为550 850°C，煅烧时间为3 18小时。5.根据权利要求书2所述的一种在紫外光激发下实现近红外发光的钥酸盐材料的制备方法，其特征在于:所述的含有离子R的化合物为R的氧化物、有机络合物、...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦林，关莹，魏东磊，秦琳，陶正旭，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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