一類鐠離子摻雜復合鉬鎢酸鹽真空紫外激發發光材料的制備方法、發光機理及其用途，涉及真空紫外激發材料和發光材料領域。摻雜Pr3+離子的復合鉬鎢酸鹽熒光粉材料，在被真空紫外激發時物理化學性質穩定，高溫下的發光性能優異，該類材料的基質晶體可以吸收真空紫外光子，通過能量傳遞將激發能傳遞給摻雜Pr3+離子，激發態的Pr3+離子返回基態連續發射出兩個光子，其中的一個近紫外光子通過與基質材料中鎢酸根的能量傳遞過程轉換成可見光子，因而實現吸收一個真空紫外光子，連續發射兩個可見光子的下轉換發光，材料的熒光量子效率理論上可以達到200%，在真空紫外區具有高吸收效率、高能量轉換效率和高發光效率，同時其發光性能在高溫和真空紫外輻射條件下穩定。該類材料可作為發光材料應用于無汞熒光燈綠色照明、等離子平板顯示等真空紫外激發領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及真空紫外激發材料和發光材料領域，尤其涉及可應用于上述領域的鐠離子摻雜鑰鎢酸鹽的合成及其應用。
技術介紹
目前，能源短缺和環境污 染已經成為人類面臨的兩大難題。人們日常用的水銀熒光燈跟這兩個問題聯系緊密 ，因為它是一種廣泛使用的照明燈具，但是眾所周知，水銀對環境有嚴重的污染，如果水銀熒光燈能減少汞的使用量同時提高它的發光效率，必能對節能和環保都很有裨益。所以開發綠色照明燈具，即研究和開發出采用惰性氣體放電產生的真空紫外光來代替水銀放電激發的發光材料，是減少環境污染有效途徑之一。真空紫外激發發光材料的另一個應用領域是等離子平板顯示屏。在平板顯示屏，特別是超大平板顯示屏中，等離子平板顯示屏(PDP) —直擁有其它平板顯示屏無法取代的位置。近幾年由于3D電視的出現，PDP顯示技術更成為當前研究的熱點，這主要是因為在3D電視的應用中，F1DP與液晶顯不屏相比具有以下優勢:(I) F1DP的刷新頻率遠聞于液晶顯示屏，(2)rop的可視范圍更寬，(3) rop的色彩還原能力遠高于液晶顯示屏。而rop是采用惰性氣體放電產生的真空紫外光來激發熒光粉發光成像的設備，熒光粉發光性能的優劣直接決定rop的質量。rop用熒光粉在性能方面的特殊要求包括:(I)發光亮度高，(2)晶體顆粒形貌完整、均勻、分散性好，(3)良好的熱穩定性，(4)優良的真空紫外激發穩定性。惰性氣體放電發射產生的真空紫外波長主要位于147nm和172nm左右，因此，在rop和無汞熒光燈等真空紫外激發領域的應用中，需要采用真空紫外激發發光材料將此光子轉換成可見光子，但如果只簡單地將一個真空紫外光子轉換成一個可見光子，材料的發光效率將很低，絕大部分能量被以熱能的形式浪費掉。為了充分利用真空紫外光子的能量，需要尋找能將單個真空紫外光子轉換成兩個或兩個以上可見光子的真空紫外激發發光材料，也就是人們稱為下轉換或量子剪裁的發光材料。在節能和環保越來越重要的今天，真空紫外激發下轉換發光材料是人們迫切希望找到的理想發光材料，而這種材料也必將在PDP和無汞熒光燈等綠色照明領域有廣闊的應用前景。真空紫外激發材料的研究主要集中在Pr3+、Tb3+或Eu3+等稀土離子摻雜發光材料中，其中以鐠離子摻雜真空紫外激發材料研究為主，主要是因為Pr3+具有豐富的能級，能產生多種可見波段的光發射，是廣泛應用于發光領域的一種稀土離子。一些鐠離子摻雜發光材料在真空紫外光激發時，可以實現下轉換發光，也就是吸收一個真空紫外光子，連續發射出兩個較長波長的光子，其總的熒光量子效率理論上可以達到200%。目前，鐠離子摻雜真空紫外激發下轉換發光材料主要存在三方面的不足，其一是發光材料的基質晶體制備昂貴、在真空紫外激發下性能不穩定。鐠離子摻雜真空紫外激發下轉換發光材料的基質晶體研究主要集中在氟化物、硼酸鹽氧化物和鋁酸鹽氧化物。早期研究以氟化物基質材料為主，但這一類基質材料的最大缺陷就是制備昂貴，而且性能不穩定。近期對氧化物基質材料研究日益增多，但這一類基質材料的缺陷主要是基質材料在真空紫外區域都有較強吸收，同時這一部分能量沒法傳遞給摻雜稀土離子，因此較難得到高效熒光粉材料。第二方面的問題是Pr3+摻雜下轉換發光發射出的第一個光子波長為400nm左右近紫外光子，而該波長不利于在顯示和照明領域的應用。雖然已有報道可以通過與Mn2+或Cr3+間的能量傳遞將這個近紫外光子轉換成可見光子，但是研究也發現這兩種離子與鐠離子間的傳遞效率在低摻雜濃度時較低，而高摻雜濃度又容易導致濃度猝滅效應，降低了這些材料的實際應用價值。最后一方面的問題是真空紫外激發發光材料中稀土離子在真空紫外區的吸收系數小，激發效率不高。研究較多的是Tb3+摻雜Sr3GdZr (PO4) 3，GdPO4和K2GdZr (PO4) 3等，Tb3+在真空紫外區的吸收系數較小，摻雜濃度沒法提高，因而材料的激發效率并不高。目前，也有研究人員試圖通過基質晶體與稀土離子間的能量傳遞來提高材料在真空紫外區的吸收效率，例如在G d3+摻雜Na (Y，Gd) FPO4中基質晶體本身在真空紫外區有較高的吸收吸收，同時與稀土離子間存在能量傳遞，可以得到較好的真空紫外激發效率，但是G d3+的下轉換發光存在一個200nm左右的光子，這是在綠色照明和等離子平板顯示中沒法利用的光子。因此，如何提高材料在真空紫外區的激發效率是影響下轉換發光材料應用的一個關鍵問題。
技術實現思路
本專利技術提出一類鐠離子摻雜復合鑰鎢酸鹽真空紫外激發發光材料制備方法、發光機理及其用途，目的在于得到在真空紫外區域有高激發效率、在真空紫外光照射下物理化學性質穩定和在可見區有很好的發光效率的高性能真空紫外激發材料，該材料可作為性能優良的發光材料應用于綠色照明、等離子平板顯示等真空紫外激發領域。本專利技術的 鐠離子摻雜復合鑰鎢酸鹽真空紫外激發發光材料的主要特征為:發光材料為可摻雜Pr3+離子的熒光粉，如Pr3+摻雜的AR(WO4)2_x(MoO4)x (A=Li, Na、K、Rb、Cs等；R=AUSc, La、Gd、Y、Bi等；χ=(Γ2)發光材料。這些熒光粉材料在被真空紫外光激發時物理化學性質穩定，通過基質晶體吸收真空紫外區的能量并傳遞給Pr3+離子，處在激發態的Pr3+離子可將這個高能光子以下轉換發光的方式發射出兩個或兩個以上的可見區光子，其總的熒光量子效率理論上可以是200%，具有較高的真空紫外吸收效率和高效的發光效率。本專利技術的鐠離子摻雜復合鑰鎢酸鹽發光材料在真空紫外激發下，基質晶體鑰鎢酸鹽可以吸收真空紫外光子的能量，處在激發態的鑰鎢酸根離子返回基態將能量傳遞給基態的Pr3+離子，將Pr3+離子激發到4f5i/組態的低能級或是1Stl能級，激發態的Pr3+離子返回基態，連續發射出兩個可見光子，從而可以提高真空紫外激發材料的吸收效率，其發光性能有較大提聞。在鐠離子摻雜復合鑰鎢酸鹽中，R3+離子所處的晶場環境較弱，Pr3+離子可以取代R3+離子，其組態能級分裂較小，4/"組態中的1Stl能級位于4/5J組態最低能級的下面。當Pr3+離子在真空紫外光激發下獲得來自基質晶體傳遞過來的能量，將Pr3+離子激發到4/5J組態的低能級或1Stl能級后；而處在4/5J組態的低能級Pr3+離子能夠經過一個快速的無輻射過程躍遷到1Stl能級；處在1Stl能級的Pr3+離子經過由1Stl — 1D2和1D2 — 3H4躍遷構成的下轉換發光過程返回基態，1Stl — 1D2和1D2 — 3H4躍遷所發射波長分別為325nm和610nm。鐠離子摻雜復合鑰鎢酸鹽發光材料中的鎢酸根(W04)2—在325nm附近有寬帶吸收峰，可以吸收1Stl1D2躍遷所發射的325nm左右的光子；當處在激發態(WO4)2_返回基態時，將能量傳遞給Pr3+離子，將其激發到到3Pj (/=0，1，2)和1D2能級；處在激發態Pr3+離子返回基態3H4時發射出波長位于490 650nm的可見光。因此，在鐠離子摻雜復合鑰鎢酸鹽中，通過Pr3+離子和鎢酸根能量傳遞，可將一個處于近紫外波段的光子轉換成兩個波長均在可見區的光子，從而實現發射波長集中在490 650nm附近的見光區下轉換發光，大大提高材料的發光和顯示性能，材料的發光效率也得到很大的提高。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一類Pr3+離子摻雜復合鉬鎢酸鹽真空紫外激發材料，材料類型為熒光粉末材料，其特征在于：在真空紫外激發下，基質晶體吸收真空紫外光子能量，然后將能量傳遞給摻雜Pr3+離子，激發態的摻雜Pr3+離子可以實現下轉換發光，同時通過Pr3+離子與鎢酸根間的能量傳遞，可將一個波長位于近紫外的光子轉換可見光子，從而實現Pr3+離子的兩個光子發射波長集中在490～650nm可見光區的下轉換發光，其總的熒光量子效率可以達到200%，大大提高材料的吸收效率、能量轉換效率和發光效率。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：熊飛兵，
類型：發明
國別省市：福建;35
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