[发明专利]一种碳二亚胺化合物上转换荧光粉及其制备方法

说明书

本发明提出了一种新型含碳二亚胺结构的上转换荧光粉及其制备方法，该荧光粉的化学式为：Li_a(Ln_b‑f,Er_e,Yb_f)M_c(CN₂)_d，Ln为三价Y、Gd、La中的一种或以上；M为二价碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或以上，其中：0≤a≤2、1≤b≤2、1≤c≤3且均为整数并满足a+3b+2c=2d、0.01≤e≤0.3、0≤f≤0.4。该荧光粉由原料在N₂气氛下经高温烧成，所得荧光粉在980nm红外光激发下，可发射强红色到绿色光，且制备方法简单，烧成温度低。

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种上转换荧光粉及其制备方法。

背景技术

上转换发光是一种反斯托克斯发光，是指发射光子能量大于激发光子的能量过程。由于上转换荧光粉可将长波长的光转换为短波长的光，在防伪标记、生物荧光标记、固态激光、光存储、三维显示器等领域有广阔的应用前景。近几年来，由于对绿色环保的太阳能电池的关注，上转换荧光粉也开始应用于硅基太阳能电池，以将不能利用且有害的红外光转换为可别利用的可见光，从而提高硅基太阳能电池转换效率。也有报道将上转换荧光粉应用于制备短波紫外发光LED器件，用于光催化、杀菌和植物生长领域。

上转换荧光粉的种类较多，但采用的激活剂主要为稀土Er、Tm、Pr等离子。如中国发明专利公开号101899307A公开了一种化学式为NaYF₄:Er,Yb上转换荧光粉及其制备方法，可得到粒径可控的荧光粉，但采用水热合成法，Er、Yb的浓度难控制，一致性较差。中国发明专利公开号CN102277160A公开了一种CaF₂、BaF₂和玻璃粉的复合上转换发光材料，可将610，585nm的可将光转化为360nm以下的紫外光，用于光催化领域，但转换效率较低。中国发明专利公开号CN102585827A公开了一种可用于白光LED的化学式为YVO₄:Tm,Er,Ho,Yb的上转换荧光粉，但其总体转换效率较低。中国发明专利公开号CN102649905A公开了一种新型氮氧化物上转换荧光粉，可将可见光转化为紫外光，但发光效率较低。文献[J.Alloy.Comp.,2012, 513: 559-565]报道了一种化学式为Y₂O₂S:Er,Yb上转换荧光粉，其在980和1550nm红外激光激发下发射黄绿光，已成为目前商用的主要上转换荧光粉之一。

要得到高效上转换荧光粉，基质晶体必须具有较低的声子能量，如Y₂O₃的声子能量550cm^-1，使用S取代Y₂O₃中的一个氧即为Y₂O₂S，其声子能量降低为为503cm^-1，但Er，Yb共掺的Y₂O₂S荧光粉的强度为前者的6.5倍。中国发明专利公开号CN104818022A采用共价性更高的CN₂取代S得到Y₂O₂CN₂类上转换荧光粉，可得到更高的发光效率，在此类化合物中，由于具有高电负性的氧存在，限制了其发光效率的进一步提高。

发明内容

为进一步提高上转换发光效率，本发明提出一种新型上转换荧光粉，该荧光粉的化学式为：Li_a(Ln_b-f,Er_e,Yb_f)M_c(CN₂)_d，Ln为三价Y、Gd、La中的一种或以上；M为二价碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或以上，其中：

0≤a≤2且为整数；

1≤b≤2且为整数；