一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂及其制备方法

本发明涉及稀土发光材料，尤其涉及一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂及其制备方法。

背景技术：

1、稀土发光材料在光转换发光材料中具有重要的研究意义，其具有突出的物理、化学性能，在光转换农膜、照明、显示和探测等领域得到广泛的应用。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴。

2、为了适应科技化、生态化农业的发展，转光剂的制备要朝着高光效、高匹配、高稳定、低成本及低污染方向发展。研究最多的是以铕为中心离子的一系列无机化合物，但是铕的特征发射峰位置与植物叶绿素的最大吸收峰位匹配性不够好，因而在农业中的应用还有很大的上升空间。而sm3+离子具有丰富的能级跃迁和高发光效率，可以吸收362-402nm范围的光，且sm3+离子的能级跃迁属于组态内f-f电偶极跃迁，谱线呈线谱，强度强。当受到紫外光激发后可发射出红橙光，其最大发射波长为647nm，与叶绿素的吸收峰位置基本匹配。因此，可以将sm3+离子共掺杂到以eu3+为中心离子的转光剂当中，增加转光剂发射峰与叶绿素吸收峰的匹配性，这种转光剂在农用光转换领域中具有很大的应用潜力。

3、因此，如何得到一种发光效率高的铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂及其制备方法，用于解决现有技术中存在的转光剂的发光效率低的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂，其化学通式为k7my(2-x-y)(b5o10)3:xeu3+,ysm3+；其中，x表示三价铕离子掺杂的摩尔数，0＜x≤2.0；y表示三价钐离子掺杂的摩尔数，0＜y≤0.8；m为元素mg、ca、sr或ba。

4、本发明还提供了一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)将含k+的化合物、含m2+的化合物、含y3+的化合物、含eu3+的化合物、含sm3+的化合物、含bo33-的化合物和无水乙醇混合并研磨，得到混合物；

6、(2)将步骤(1)得到的混合物在空气氛围下顺次进行煅烧和研磨，即得到铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂。

7、作为优选，所述含k+的化合物包含k2co3、koh和kno3中的一种或几种。

8、作为优选，所述含m2+的化合物为mco3、m(oh)2或m(no3)2，其中，m为元素mg、ca、sr或ba。

9、作为优选，所述含y3+的化合物为y2o3、y(no3)3和y(oh)3中的一种或几种。

10、作为优选，所述含eu3+的化合物为eu2o3、eu(no3)2和eu(oh)3中的一种或几种。

11、作为优选，所述含sm3+的化合物为sm2o3、sm(no3)2和sm(oh)3中的一种或几种。

12、作为优选，所述含bo33-的化合物为h3bo3和/或k2b4o7·10h2o。

13、作为优选，所述步骤(1)中无水乙醇的加入量为原料总质量的20～70％。

14、作为优选，所述步骤(2)中煅烧的温度为600～900℃，煅烧的时间为6～12h。

15、本发明的有益效果：

16、本发明采用高温固相法，制备工艺简单且合成原料易得，易于操作，制备成本低廉；另外还可以避免有毒有机溶剂的使用以及产生废液的污染问题，不仅环保而且成本低。本发明中采用硼酸盐为基质材料，硼酸盐制备工艺简单、合成温度低、透光性好、光学损伤阈值高、热稳定性好、结构丰富多样、可选择范围广，是一种优良的发光基质材料。

17、本发明制备的硼酸盐红光转光剂，共掺杂sm3+后拓宽了光谱，用于转光农膜领域，可以被短波紫外、长波紫外有效激发，在580～630nm范围内表现出强烈的发射，最强的红光发射峰峰值位于610nm处。

技术特征：

1.一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂，其特征在于，其化学通式为k7my(2-x-y)(b5o10)3:xeu3+,ysm3+；其中，x表示三价铕离子掺杂的摩尔数，0＜x≤2.0；y表示三价钐离子掺杂的摩尔数，0＜y≤0.8；m为元素mg、ca、sr或ba。

2.权利要求1所述的一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含k+的化合物包含k2co3、koh和kno3中的一种或几种。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述含m2+的化合物为mco3、m(oh)2或m(no3)2，其中，m为元素mg、ca、sr或ba。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含y3+的化合物为y2o3、y(no3)3和y(oh)3中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含eu3+的化合物为eu2o3、eu(no3)2和eu(oh)3中的一种或几种。

7.根据权利要求2、3、5或6所述的制备方法，其特征在于，所述含sm3+的化合物为sm2o3、sm(no3)2和sm(oh)3中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述含bo33-的化合物为h3bo3和/或k2b4o7·10h2o。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中无水乙醇的加入量为原料总质量的20～70％。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中煅烧的温度为600～900℃，煅烧的时间为6～12h。

技术总结
本发明涉及稀土发光材料技术领域，尤其涉及一种铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂及其制备方法。本发明的铕钐共掺杂硼酸盐红光转光剂，其化学通式为：K<subgt;7</subgt;MY<subgt;(2‑x‑y)</subgt;(B<subgt;5</subgt;O<subgt;10</subgt;)<subgt;3</subgt;:xEu<supgt;3+</supgt;,ySm<supgt;3+</supgt;；x表示三价铕离子掺杂的摩尔数，0＜x≤2.0；y表示三价钐离子掺杂的摩尔数，0＜y≤0.8；M为元素Mg、Ca、Sr和Ba中的一种。本发明采用高温固相法，制备工艺简单且其合成原料易得，易于操作，制备成本低廉；采用硼酸盐为基质材料，硼酸盐制备工艺简单、合成温度低、透光性好、光学损伤阈值高、热稳定性好、结构丰富多样、可选择范围广，是一种优良发光基质材料。

技术研发人员：蒋绪川,周璇,刘珊珊,游淇,刘威
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14