[发明专利]一种紫外-近红外量子剪裁荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊新型紫外-近红外量子剪裁荧光粉及其制备方法，属于荧光粉及其制备的技术领域。

背景技术

稀土化合物的发光是基于具有未充满的4f壳层的稀土原子或离子的4f电子层在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁，其光谱中大约有30,000条可观察到的谱线，它们可以发射从紫外光、可见光到红外光区的各种波长的电磁辐射，可以产生的发射光波长覆盖范围0.17～5.15nm。因此，稀土离子丰富的能级和4f电子的跃迁特性使稀土成为巨大的发光宝库。稀土发光材料的发光谱带窄，颜色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；而且荧光寿命从纳秒到毫秒，达到6个数量级；物理和化学性能稳定，耐高温，能承受大功率电子束，高能辐射和强紫外光的作用。正是这些优异的性能，使稀土化合物成为探寻高技术材料的主要研究对象。

现有的近红外量子剪裁荧光粉主要是发光波长是第一个离子(如Tb，Pr等)的紫外-可见光发射和第二个离子(如Yb)的近红外发射，可用以提高硅基太阳能电池的转换效率。发明人在中国发明专利申请201110351951.X中提出了一种紫外-近红外量子剪裁荧光粉La(BO₂)₃:xCe³⁺，yYb³⁺(x为0.01～0.1之间的数，y为0.005～0.1之间的数)，该荧光材料在可见光(400～800nm波段)范围不发光，因此在防伪、军事追踪等方面具有独特的用途。但是，专利申请201110351951.X的荧光粉是使用274nm的紫外光来激发的，这个波段的光是对人体有伤害的，不便于推广民用。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫外-近红外量子剪裁荧光粉及其制备方法，要求该荧光材料仅仅具有紫外发光和近红外发光，而完全不发射可见光，而且，用于激发该荧光材料的光应该对人体无害。

本发明所提供的紫外-近红外量子剪裁荧光粉，其分子式为：LaBO₃:xCe³⁺，yYb³⁺，其中，0.01≤x≤0.3，0.005≤y≤0.1。

上述的紫外-近红外量子剪裁荧光粉中，x优选为0.22，y优选为0.03。

本发明还提供了上述量子剪裁荧光粉的制备方法，包括：在还原条件下，将氧化镧(La₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化镱(Yb₂O₃)和硼酸(H₃BO₃)的混合物依次经预烧结和烧结后即得所述量子剪裁荧光粉。

上述的制备方法中，所述还原条件可以采用C粉或H₂作为还原剂。

上述的制备方法还可包括：在所述预烧结之前，将氧化镧、氧化铈、氧化镱和硼酸的混合物进行研磨的步骤。研磨步骤有助于反应过程中，掺杂的稀土离子Ce³⁺和Yb³⁺占据La³⁺的格位，从而实现掺杂。

上述的制备方法中，各稀土氧化物的物质的量以其所含稀土元素计，所述氧化镧、氧化铈和氧化镱所含的稀土元素的物质的量之和与所述硼酸的物质的量的比为1∶(1～1.39)，具体可为1∶(11～1.3)，因为硼酸在高温下易挥发，所以硼酸要过量些。

上述的制备方法中，所述预烧结的温度为500℃～700℃，具体可为500℃或700℃；所述预烧结的时间为2小时～3小时，具体可为2小时或3小时。

上述的制备方法中，所述烧结的温度为800℃～1100℃，具体可为800℃或1100℃；所述烧结的时间为4小时～6小时，具体可为4小时或6小时。因为所述荧光粉为粉末状，所以制备过程中要注意控制温度，防止烧结。

本发明提供的荧光粉可用于新型防伪技术当紫外光照射到该荧光粉，用紫外和红外检测仪可以检测出防伪条码的信号，这种性能不同于以往应用的红外或紫外照射发射人眼可见的可见光的荧光粉。除了可应用于新型的高尖端商品的防伪技术，该荧光粉还可以用于军事和公共安全方面，比如追踪犯罪嫌疑人、追踪可疑物品和车辆，用紫外灯照射，该荧光粉发出的紫外光和近红外光通过仪器可以进行观测，而不被所追踪对象觉察。进一步的，本发明所提供的荧光粉可以使用330nm的紫外光激发(参见图3)，该波长的紫外光对人体是没有伤害的，便于推广应用。

附图说明