專利名稱：一種亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術領域，具體涉及一類紅外光激發(fā)的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料及其制備方法。
背景技術：
稀土上轉換發(fā)光材料是指材料吸收能量較低的光子卻能夠發(fā)出較高能量的光子的材料，或者也可以說是受到某種光激發(fā)時，材料可以發(fā)射比激發(fā)光波長短的熒光材料。該類熒光材料由于具有較高的光轉換效率，而在很多方面都有很好的應用前景，特別是在數據存儲傳輸、光顯示、紅外探測、熒光防偽、熒光探針、生物傳感器、生物成像和太陽能電池等領域。 稀土上轉換發(fā)光材料根據基質組分的不同，可分為氟化物、鹵氧化物、硫化物和氧化物、鈧酸鈣等。這些基質材料中，氟化物是目前公認的轉換效率最高的基質材料。它具有較低的聲子能量，減小了由于多光子弛豫造成的無輻射躍遷損失，從而導致較高的上轉換發(fā)光效率。但是它的化學穩(wěn)定性差，制作條件苛刻，不易控制，難以集成等缺點也非常突出，從而在一定程度上限制了它的應用。而氧化物雖然比氟化物聲子能量高，但它的制備工藝簡單，環(huán)境條件要求較低，稀土離子的溶解度高，機械強度和化學穩(wěn)定性好。因此，氧化物是應用的最廣泛的基質材料。但是，以氧化物為基質材料的上轉換發(fā)光材料的上轉換效率略低。近幾年來，鈧酸鈣基稀土上轉換發(fā)光材料由于具有較高的光轉換效率而在發(fā)光材料領域備受關注。已報道的有CaSc2O4: Ce3+，藍光激發(fā)可以產生強的黃綠光、CaSc2O4:Eu3+，可以獲得紅光發(fā)射、CaSc2O4: Tb3+，在254 nm激發(fā)下可以獲得藍光和綠光。上述鈧酸鈣基稀土上轉換發(fā)光材料的光轉換效率高。但是，它們主要是利用高溫固相反應制得的，溫度需要達到1500°C，才能夠形成純相CaSc204。因為溫度彡1000°C不會形成CaSc2O4相，而在溫度達到1200°C時，能夠形成CaSc2O4與Sc2O3雜相，只有在溫度達到1500°C時，才能形成純相CaSc2O4t5而當溫度達到1500°C時，會由于溫度過高導致制得的上轉換發(fā)光材料是大量球狀體粘連在一起的塊狀體，尺寸大，分散性很差。同時，由于激活劑濃度分布不均勻，還會影響其發(fā)光效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術中鈧酸鈣基稀土上轉換發(fā)光材料尺寸大及分散性差的技術問題，而提供一種形貌規(guī)則，分散性好，尺寸較小，發(fā)光性能良好的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料及其制備方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下本發(fā)明提供的一種亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料，該上轉換發(fā)光材料是具有以下化學式的化合物CaSc2 (1_x_y) O4 M3+2x, Yb3+2y ；其中，M為稀土元素Ho、Er、Tm中的一種或幾種；x，y為元素摩爾分數，其取值范圍為0. OOOl ≤ X ≤0. 10,0. 0001 ≤ y ≤ 0.20。上述技術方案中，所述的上轉換發(fā)光材料為正交晶系，具有CaFe2O4結構。上述技術方案中，所述的上轉換發(fā)光材料的直徑為30 200nm，長度為100 700nm。本發(fā)明提供的一種亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟(I)按表達式CaSc2(1_x_y)04:M3+2x，Yb3+2y，x, y為元素摩爾分數，其取值范圍為0. 0001 ≤X≤ 0. 10,0. 0001 ≤j ≤ 0. 20，中各物質的化學計量比分別量取Ca(NO3)2、Sc(NO3)3、Yb (NO3)3，以及量取 Tm (NO3) 3、Er(NO3)3、Ho (NO3)3 中的一種或者多種，配制得到混合溶液；(2)用堿性醇溶液調節(jié)步驟(I)配制的混合溶液的pH為10 13.5，攪拌，得到懸濁液；(3)將步驟(2)中的懸濁液放入反應釜中，于16(Tl90°C下，反應5 15小時，得到反應物前驅體；(4)退火處理反應物前驅體，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為60(Ti20(rc，焙燒時間為f 3小時，得到最終產物鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料。在上述技術方案中，所述的堿性醇溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的乙醇溶液。在上述技術方案中，步驟(4)中的焙燒溫度為60(T90(TC。本發(fā)明的技術效果在于本發(fā)明提供的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料為紅外光激發(fā)的亞微米級棒狀的發(fā)光材料，與傳統(tǒng)方法制備的鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料相比，顆粒小，形貌規(guī)則，分散性好。如實施例1，2，3制備的樣品的掃描電鏡照片可知，樣品為微納米棒狀，其直徑為30 200_，長度為100 700nm，分散性較好。本發(fā)明制備的上轉換發(fā)光材料，在980nm的波長的紅外光激發(fā)下可觀察到明亮的40(T850nm的可見光。與傳統(tǒng)方法制備的鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料相比，發(fā)光亮度進一步提高了1. 5倍。并且，該材料的物化性能穩(wěn)定，遠優(yōu)于氟化物基質材料；發(fā)光效率也高于常用氧化物基質材料。本發(fā)明提供的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料的制備方法，是采用水熱和退火相結合，具有可控性好，反應溫度低，對設備要求低，無污染等優(yōu)點。在制備過程中，需要用堿的醇溶液調節(jié)反應物的pH值，這樣反應物才能夠成相；退火處理時，是以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒只需達到60(Ti20(rc，就能夠制備得到粉末分散性好，不會發(fā)生團聚，顆粒尺寸較小的狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料。特別是當焙燒溫度為60(T900°C時，制備得到的上轉換發(fā)光材料的分散性更好，顆粒尺寸更小。如掃描電鏡照片見圖1，合成的微納米棒直徑為3(T40 nm，長度為100 200 nm，分散性較好。


圖1 為實施例1 =CaSc1.89804Tm3+0.002, Yb3^1 的掃描電鏡照片。圖2 為實施例1: CaSc1.89804:Tm3+。. 002，Yb3+。.:的 XRD 衍射圖譜。圖3為實施例1:CaSCl.89804:Tm3+0.002, Yb3+。.:在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜。
圖4為實施例2 =CaSc1.8804 Er \。2，Yb3+?！沟膾呙桦婄R照片。圖5為實施例2 =CaSc1.8804 Er \。2，Yb3+?！乖?80 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射光譜。圖6 為實施例 3 =CaSc1.8804: Ho3+。.。2，Yb3+。.:的掃描電鏡照片。圖7為實施例3 =CaSc1.8804 Ho3+0.02, Yb3+。.:在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射光譜。圖8 為實施例 4 ^aSc1 89404: Tm \ 00i, Er \ 002, Yb3+。.:在 980 nm 激發(fā)下的上轉換發(fā)射光譜。
具體實施例方式本發(fā)明
具體實施例方式·
(I)按表達式 CaSc2(h_y)04 :M3+2x，Yb3+2y，(0. 0001 彡 x 彡 0. 10 ；0. 0001 ^ y ^0. 20)中各物質的化學計量比分別量取Ca(NO3)2 'Sc(NO3)3 'Yb(NO3)3，以及量取Tm(NO3)3'Er (NO3)3、Ho (NO3)3中的一種或者多種于燒杯中，加入無水乙醇，無水乙醇體積為反應釜溶劑的70%，利用磁力攪拌器充分攪拌，得到均勻的混合溶液；其中Ca(NO3)2標準溶液的配制以Ca (NO3) 2為原料，配制成濃度為0. 5mol/L的標準溶液；其中，Sc(NO3) 3、Yb (NO3) 3、Tm(NO3) 3、Ho (NO3) 3 及 Er (NO3) 3 標準溶液的配制分別準確稱取Sc2O3, Yb2O3, Tm2O3, Ho2O3, Er2O3，放入干凈的燒杯中，加入少許去離子水，邊攪拌邊滴加稀硝酸，在6(T80°C加熱條件下攪拌溶解為透明溶液，置容量瓶中，分別配成 Sc (NO3) 3 濃度為 0. 5 mol/L, Yb (NO3) 3 濃度為 0.1 mol/L, Tm(NO3) 3 濃度為 I mmol/L,Ho (NO3) 3濃度為0. 01 mol/L, Er (NO3) 3濃度為0. 01 mol/L的硝酸鹽標準水溶液；(2)向步驟(I)配制的混合溶液中邊攪拌邊滴加堿性醇溶液，調節(jié)至pH在10 13. 5之間，再充分攪拌I 2小時，獲得均勻穩(wěn)定的懸濁液；其中，所述的堿性醇溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的乙醇溶液，濃度為0. 5 mol/L ；(3)將步驟(2)得到的懸濁液置于水熱反應釜中，在16(T19(TC烘箱中恒溫反應5^15小時；將反應釜中的沉淀物離心取出，先用去離子水離心清洗3 5次，再用乙醇離心清洗3飛次；再放入烘箱中，于6(T70°C恒溫干燥8 15小時，得到反應物前驅體；(4)將步驟(3)中得到反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為60(Tl20(TC，焙燒時間為廣3小時，取出研碎得到最終產物鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料。其中所述的熱進熱出方式是指當高溫爐的溫度升至焙燒溫度時，再將反應物的前驅體放入高溫爐中，在該溫度下反應所需時間后，再取出最終產物。實施例1按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 9 mL Sc (NO3)3,0.5 mL Yb (NO3)3,1 mL Tm(NO3) 3，再加入約 35 mL 無水乙醇，放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液pH值，待pH值為10時，繼續(xù)攪拌I小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中190 V反應5小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，60°C干燥15小時，得到反應物前驅體；將前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為600°C，焙燒時間為3小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSCl.89804: Tm3+0.002, Yb3+ai。該實施例樣品的形貌、XRD掃描及上轉換光譜為掃描電鏡照片見圖1，合成的微納米棒直徑為3(T40 nm,長度為100 200 nm,分散
性較好；XRD衍射圖譜見圖2，于CaSc2O4標準衍射譜(JCPDS card 20- 0234)—致，且衍射峰半峰寬較大，說明粒子尺寸較??；980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜見圖3，在激發(fā)功率密度為7 mff/mm2的980 nm激發(fā)下，肉眼即可觀察到清晰的藍色上轉換發(fā)光。 實施例2
按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 88 mL Sc (NO3)3,0.5 mL Yb (NO3)3,1 mL Er (NO3) 3，再加入約 35 mL無水乙醇，放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鉀乙醇溶液調節(jié)溶液pH值，待pH值為12時，繼續(xù)攪拌I小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中180 V反應10小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，70 °C干燥8小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為900 °C，焙燒時間為2小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSCl.8804: Er \02,Yb3；.! 0該實施例樣品的形貌、上轉換光譜為掃描電鏡照片見圖4，合成的微納米棒直徑為8(Tl00 nm，長度為30(T400 nm，分散
性較好；980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜見圖5，在激發(fā)功率密度為7 mW/mm2的980 nm激發(fā)下，肉眼即可觀察到清晰的橙紅色上轉換發(fā)光。實施例3按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 88 mL Sc (NO3)3,0.5 mL Yb (NO3)3,1 mL Ho (NO3) 3，再加入約 35 mL無水乙醇，放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液PH值，待pH值為13. 5時，繼續(xù)攪拌2小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中160V反應15小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，70 °C干燥8小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為1200 °C，焙燒時間為2小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSCl.8804: Ho
3+0.02，Yb3+Q.! o該實施例樣品的形貌、上轉換光譜為掃描電鏡照片見圖6，合成的微納米棒直徑為200 nm,長度為700 nm,整體分散性較好。但是1200 1時，棒狀顆粒尺寸增大，且形貌有變?yōu)榍驙铑w粒的趨勢。980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜見圖7，在激發(fā)功率密度為7 mff/mm2的980 nm激發(fā)下，肉眼即可觀察到清晰的綠色上轉換發(fā)光。實施例4
按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 9 mL Sc (NO3)3,0.5 mL Yb (NO3)3, 2 mL Tm (NO3)3,0.1 mL Er (NO3)3,再加入約35 mL無水乙醇，放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液PH值，待pH值為10時，繼續(xù)攪拌2小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中160 °C反應5小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，65 °C干燥15小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為1200 °C，焙燒時間為I小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaScL89404: Tm3Ycitl4, Er 3+_2，Yb3+?！埂Ｔ搶嵤├龢悠吩?80 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜見圖8，在激發(fā)功率密度為7 mff/mm2的980 nm激發(fā)下，肉眼即可觀察到近似白光上轉換發(fā)光。
實施例5按表達式CaSc2(1_x_y)O4 :M3+2x，Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca (NO3) 2, 2 mL Sc (NO3)3,1 mL Yb (NO3) 3 (此時選用稀釋的 Yb (NO3) 3 溶液，濃度為0.1X IO-3 mol/L) ,0.1 mL Tm(NO3) 3,再加入約35 mL無水乙醇,放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液PH值，待pH值為12時，繼續(xù)攪拌2小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中180 °C反應10小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，70 °C干燥8小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為900 °C，焙燒時間為3小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSCl.999604: Tm3+o.0002, Yb3+0.0002O該實施例樣品在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜，為Tm的特征發(fā)射?？捎^察到清晰的藍色上轉換發(fā)光。實施例6按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 5 mL Sc (NO3)3, 2 mL Yb (NO3)3,0.5 mL Ho (NO3) 3 (此時選用 Ho (NO3) 3溶液的濃度增大為0.1 mol/L),再加入約35 mL無水乙醇,放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液pH值，待pH值為13. 5時，繼續(xù)攪拌I小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中160 °C反應15小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，70 °C干燥10小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為600 °C，焙燒時間為2小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSc1.504: Ho 3+ai，Yb3+a4。該實施例樣品在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜，為Ho的特征發(fā)射。可觀察到清晰的綠色上轉換發(fā)光。實施例1按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 9 mL Sc (NO3)3, 2 mL Yb (NO3)3,1 mL Er (NO3) 3 (此時選用 Er (NO3) 3 濃度為0.1 mol/L),再加入約35 mL無水乙醇,放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液PH值，待pH值為10時，繼續(xù)攪拌2小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中160 V反應10小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，60 °C干燥15小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為900 °C，焙燒時間為I小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSc1.404: Er\2，Yb\4。該實施例樣品在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜，為Er的特征發(fā)射。可觀察到清晰的橙紅色上轉換發(fā)光。實施例8按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,1. 8 mL Sc (NO3)3,1 mL Yb (NO3)3, 5 mL Tm(NO3)3,0.5 mL Ho (NO3)3,再加入約35 mL無水乙醇，放入攪拌子攪拌I h;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液PH值，待pH值為12時，繼續(xù)攪拌2小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中180 °C反應10小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，60 °C干燥15小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為1200 °C，焙燒時間為I小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaSc1.7804:Tm3+0.01, Ho3+0.01, Yb3V20該實施例樣品在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜包含Tm和Ho的全·部特征發(fā)射峰?？捎^察到清晰的藍綠色上轉換發(fā)光。實施例9按表達式CaSc2(1_x_y)O4 M3+2x, Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca(NO3)2,2 mL Sc (NO3) 3，0. 05 mL Yb (NO3) 3，0. 01 mL Er (NO3) 3，0. 01 mL Ho(NO3)3,再加入約35 mL無水乙醇，放入攪拌子攪拌I h;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液pH值，待pH值為13. 5時，繼續(xù)攪拌I小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中190 V反應15小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，65 °C干燥10小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為600 °C，焙燒時間為2小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料CaScL989604: Er3+0.0002,Ho3+0.0002, Yb3V010該實施例樣品在980 nm激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜，包含Er和Ho的全部特征發(fā)射峰。可觀察到清晰地橙紅色上轉換發(fā)光。實施例10按表達式CaSc2(1_x_y)O4 :M3+2x，Yb3+2y中各物質的化學計量比向50 mL小燒杯中分別量取 I mL Ca (NO3)2, 2 mL Sc (NO3) 3，0. 05 mL Yb (NO3)3,0.1 mL Tm(NO3) 3，0. 01 mL Er (NO3)3,0.01 mL Ho (NO3)3,再加入約35 mL無水乙醇,放入攪拌子攪拌I h ;然后邊攪拌邊向上述混合液逐滴加入氫氧化鈉乙醇溶液調節(jié)溶液PH值，待pH值為13. 5時，繼續(xù)攪拌I小時，將所得懸濁液放入水熱反應釜中190°C反應15小時，自然冷卻，將沉淀物離心取出，先用去離子水，再用無水乙醇分別離心洗滌3次。放入烘箱，65 °C干燥10小時，得到反應物前驅體；將反應物前驅體放入剛玉坩堝中加蓋，置于高溫爐中，以熱進熱出的方式進行焙燒，焙燒溫度為1200 °C，焙燒時間為3小時，取出研碎即得到紅外光激發(fā)的棒狀、亞微米級鈧酸I丐基上轉換發(fā)光材料 CaSch 9894O4: Tm\ 0002, Er\ 0002, Ho\ 0002, Yb3+a(ll。該樣品在 980 nm 激發(fā)下的上轉換發(fā)射譜，包含Tm，Er, Ho的全部特征發(fā)射峰。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中?！?br> 權利要求
1.一種亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料，其特征在于，該上轉換發(fā)光材料是具有以下化學式的化合物CaSc2 (1_x_y) O4 M3+2x, Yb3+2y ； 其中，M為稀土元素Ho、Er、Tm中的一種或幾種；x, y為元素摩爾分數,其取值范圍為.0.0001 彡 X ( 0. 10,0. 0001 ^ y ^ 0.20。
2.如權利要求1所述的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述的上轉換發(fā)光材料為正交晶系，具有CaFe2O4結構。
3.如權利要求1所述的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料，其特征在于，所述的上轉換發(fā)光材料的直徑為30 200nm，長度為100 700nm。
4.如權利要求1所述的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟 (1)按表達式CaSc2(1_x_y)O4:M3+2x，Yb3+2y，x，y為元素摩爾分數，其取值范圍為0. 0001 (X ( 0. 10,0. 0001 ^ 0. 20，中各物質的化學計量比分別量取Ca(NO3)2、Sc(NO3)3、Yb (NO3)3，以及量取Tm (NO3) 3、Er (NO3) 3、Ho (NO3)3中的一種或者多種，配制得到混合溶液； (2)用堿性醇溶液調節(jié)步驟(I)配制的混合溶液的pH為10^13. 5，攪拌，得到懸濁液； (3)將步驟(2)中的懸濁液放入反應釜中，于16(Tl90°C下，反應5 15小時，得到反應物前驅體； (4)退火處理反應物前驅體，焙燒溫度為60(Tl200°C，焙燒時間為廣3小時，得到最終產物鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料。
5.如權利要求4所述的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述的堿性醇溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的乙醇溶液。
6.如權利要求4所述的亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的焙燒溫度為60(T90(TC。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料及其制備方法。解決現(xiàn)有技術中鈧酸鈣基稀土上轉換發(fā)光材料尺寸大及分散性差的技術問題。一種亞微米級棒狀鈧酸鈣基上轉換發(fā)光材料，是具有以下化學式的化合物CaSc2(1-x-y)O4M3+2x，Yb3+2y，其中M為稀土元素Ho、Er、Tm中的一種或幾種，x，y為元素摩爾分數，其取值范圍0.0001≤ x ≤ 0.10，0.0001 ≤y ≤ 0.20。本發(fā)明還提供了該發(fā)光材料的制備方法，該方法采用水熱和退火相結合，具有反應溫度低，操作易于控制，對環(huán)境無污染等優(yōu)點。制備的材料形貌規(guī)則，尺寸較小，分散性好，發(fā)光性能良好。
文檔編號C09K11/78GK102994084SQ20121053628
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2012年12月12日
發(fā)明者張家驊, 李靜, 張霞, 郝振東 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所