本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料及其制備與應(yīng)用

背景技術(shù)：

隨著科技水平的不斷提高,工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,各種各樣的的商品在促進(jìn)商品經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),也滿足了人們對(duì)不斷提高物質(zhì)生活水平的需求。然而，越來(lái)越多的偽劣品也混雜進(jìn)了我們?nèi)粘５牧魍ㄊ袌?chǎng)。因此，如何加強(qiáng)對(duì)防偽、識(shí)偽技術(shù)的提高成為了我們必須重視和研究的問(wèn)題。近年來(lái)，化學(xué)防偽作為發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù),具有制造簡(jiǎn)單,可靠性高，識(shí)別方便，保密性好，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，所以化學(xué)防偽技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。而目前研究比較多的熒光防偽技術(shù)是眾多化學(xué)防偽技術(shù)中的一種，它是利用材料在一定波長(zhǎng)的紫外光照射下發(fā)射出熒光,從而達(dá)到鑒別真?zhèn)蔚姆椒?，這類材料在用于防偽時(shí)，品種多樣，發(fā)光豐富，可作成彩色圖案，本身無(wú)色或色淺，穩(wěn)定性高，成本低廉，識(shí)別簡(jiǎn)單。這就使得熒光防偽技術(shù)成為防偽技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。

激光顯示技術(shù)將成為未來(lái)高端顯示的主流，應(yīng)用于公共信息大屏幕、激光電視、數(shù)碼影院、手機(jī)投影顯示、便攜式投影顯示、大屏幕指揮及個(gè)性化頭盔顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域，可在超大屏幕展現(xiàn)更逼真、更絢麗的動(dòng)態(tài)圖像，產(chǎn)生意想不到的震撼。未來(lái)顯示器可能被激光技術(shù)取代，普通電影放映機(jī)的色域空間僅能夠覆蓋人眼所能識(shí)別色彩空間的33％，而激光電影放映機(jī)能達(dá)70％，甚至90％激光投影的發(fā)光效率很高，傳統(tǒng)投影燈泡多為鹵素?zé)襞?，只?-3％的能量轉(zhuǎn)換為光能，其他的都變成熱量了，還比較怕震動(dòng)。所以激光投影的耗電量比較小，也不會(huì)產(chǎn)生高熱。它的室溫壽命一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，經(jīng)高溫老化試驗(yàn)推算出的室溫壽命可達(dá)百萬(wàn)小時(shí)，因此它是一種長(zhǎng)奉命高可靠性的產(chǎn)品?，F(xiàn)有的激光顯示主要為led和uhp，但存在色彩不鮮明、亮度不高、屏幕尺寸不靈活、顏色單一、使用壽命低等一系列的缺點(diǎn)，有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備簡(jiǎn)單、發(fā)光效率高的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料及其制備與應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料，所述發(fā)光材料的化學(xué)通式為(srf2)1-x-yyb³⁺xmy，通式中的1-x-y、x和y分別表示srf2、yb³⁺和m的物質(zhì)的量之比，所述m包括er³⁺和tm³⁺中的一種或兩種，所述yb和m以離子形式存在于該發(fā)光材料中，所述0＜x≤0.2，0＜y≤0.2。

本發(fā)明的發(fā)光材料以srf2作為基質(zhì)，yb³⁺取代氟化鍶的格位，er³⁺和tm³⁺作為可見(jiàn)光的發(fā)光中心。在制備過(guò)程中，適量的加入er³⁺和tm³⁺中的一種或兩種，可以得到不同光色的發(fā)光材料，且能增強(qiáng)可見(jiàn)光發(fā)光強(qiáng)度。該發(fā)光材料的激發(fā)波長(zhǎng)為900～1050nm，可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)射主峰為450～680nm的寬帶發(fā)射。激發(fā)波長(zhǎng)比較寬泛，而且熒光強(qiáng)度值較高。主要是由于srf2離子鍵能強(qiáng)，稀土離子進(jìn)入其晶格，導(dǎo)致能帶寬化，吸收增強(qiáng)，發(fā)光效率增加。

一種如上所述的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法，包括以下幾個(gè)步驟：

(1)將yb的氧化物、m的氧化物、sr的前驅(qū)體鹽和nh4f按比例混合，得到混合物；

(2)在混合物中加入無(wú)水乙醇，并進(jìn)行研磨，然后烘干；

(3)將烘干后的粉末加熱、燒結(jié)，即得所述上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料。

本發(fā)明的發(fā)光材料采用高溫固相法，具有安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性高、易于長(zhǎng)期保存、發(fā)光效率高、熒光性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，且本發(fā)明制備的熒光粉粒徑較小，在1um左右，能較好的分散在有機(jī)溶劑中做成薄膜，從而方便應(yīng)用。

所述sr的前驅(qū)體鹽為不可溶性sr鹽。

優(yōu)選的，所述sr的前驅(qū)體鹽為srco3。

所述sr的前驅(qū)體鹽、yb的氧化物和m的氧化物按照sr：yb：m的物質(zhì)的量之比為(1-x-y)：x：y進(jìn)行混合，sr的前驅(qū)體鹽和nh4f按sr：nh4f的物質(zhì)量之比為1：(1～3)進(jìn)行混合，優(yōu)選的，sr的前驅(qū)體鹽和nh4f按sr：nh4f的物質(zhì)量之比為1：2進(jìn)行混合.

優(yōu)選的，加入所述無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物的質(zhì)量之比為1：(1～3)，更優(yōu)選的，加入所述無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物的質(zhì)量之比為1：2。

優(yōu)選的，所述烘干溫度為60～100℃，更優(yōu)選的，烘干溫度為80℃

優(yōu)選的，所述加熱速率為2～5℃/min，更優(yōu)選的，該混合粉末的加熱速率為3℃/min。

優(yōu)選的，所述燒結(jié)溫度為600～1000℃，燒結(jié)時(shí)間為2～6h。

一種如上所述的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的應(yīng)用，所述發(fā)光材料用于防偽和激光顯示。

本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料可以產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，可以作為彩色激光顯示的光源，通過(guò)控制三基色激光光源在dmd芯片上反射成像。激光光源顯示技術(shù)與傳統(tǒng)顯示光源技術(shù)(led、uhp)相比具有如下優(yōu)勢(shì)：(1)激光投影顯示色彩鮮明、亮度高、屏幕尺寸靈活，并且鮮艷的圖像可以投射到各種材料表面，甚至是彎曲表面。這種系統(tǒng)還可適應(yīng)目前使用的所有大屏幕標(biāo)準(zhǔn)，即pal制、nc制、secam制vga或高清晰度大屏幕。(2)激光光源大屏幕是21世紀(jì)的大屏幕市場(chǎng)中最強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)者，它較等離子拼接屏幕工藝簡(jiǎn)單，色彩鮮艷；激光光源大屏幕的亮度比led拼接大屏幕亮，且不受視角的方向性影響。(3)激光是100％單色光，激光投影顯示紅、綠、藍(lán)三色光分別調(diào)制，彩色效果非常理想。它的室溫壽命一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，經(jīng)高溫老化試驗(yàn)推算出的室溫壽命可達(dá)百萬(wàn)小時(shí)，因此它是一種長(zhǎng)壽命高可靠性的產(chǎn)品。(4)激光亮度穩(wěn)定使用壽命超長(zhǎng)，可以做到八年無(wú)需更換光源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)本發(fā)明發(fā)光材料的激發(fā)波長(zhǎng)為900～1050nm，可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)射主峰為450～680nm的寬帶發(fā)射，該熒光材料的激發(fā)波長(zhǎng)比較寬泛，能很好地轉(zhuǎn)化近紅外去的光，而且熒光強(qiáng)度值較高，優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有的上轉(zhuǎn)換熒光材料，是一種理想的防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料；

(2)本發(fā)明的制備方法采用高溫固相法，具有安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性高、易于長(zhǎng)期保存、發(fā)光效率高、熒光性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，且本發(fā)明制備的熒光粉粒徑較小，在1um左右，能較好的分散在有機(jī)溶劑中做成薄膜，從而方便應(yīng)用；

(3)本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、易操作、原料豐富且價(jià)廉、綠色環(huán)保、產(chǎn)率高，能夠進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1～4中所制備的上轉(zhuǎn)換熒光材料在980nm激發(fā)下得到的熒光光譜圖；

圖2為實(shí)施例5～8中所制備的上轉(zhuǎn)換熒光材料在980nm激發(fā)下得到的熒光光譜圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

稱取6.5695g(89mmol)srco3、6.5000g(200mmol)nh4f、0.9852g(5mmol)yb2o3和0.0478g(0.2500mmol)er2o3，放在通風(fēng)廚中并混合，加入混合物總重量的50％的無(wú)水乙醇，研磨混勻；在鼓風(fēng)干燥箱中，80℃條件下烘干；將烘干后的混合物粉末收集裝入坩堝，放入馬弗爐中，以3℃/min的升溫速度加熱至700℃，燒結(jié)3小時(shí)后冷卻至室溫，稍加研磨即可。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖1中的(a)光譜，由圖1可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)分別為：540nm、652nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)分別為：8429、4188。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的高發(fā)光效率上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例1中的srco3的加入量變?yōu)?.4957g(88.0000mmol),er2o3的加入量變?yōu)?.0956g(0.5000mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖1中的(b)光譜，由圖1可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)分別為：540nm、652nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)分別為:10188、5050。

實(shí)施例3

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例1中的srco3的加入量變?yōu)?.4219g(87.0000mmol),er2o3的加入量變?yōu)?.1913g(1.000mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖1中的(c)光譜，由圖1可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)分別為：540nm、652nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)分別為:7816、3562。

實(shí)施例4

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例1中的srco3的加入量變?yōu)?.3481g(86.0000mmol),er2o3的加入量變?yōu)?.2868g(1.5000mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖1中的(d)光譜，由圖1可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)分別為：540nm、652nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)分別為:5245、2596。

實(shí)施例5

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例1所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例1中的srco3的加入量變?yōu)?.2724g(84.9750mmol),yb2o3的加入量變?yōu)?.4778g(7.5mmol)，將er2o3變?yōu)閠m2o3，其加入量為0.0024g(0.0125mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖2中的(e)光譜，由圖2可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)為：477nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)為5036。

實(shí)施例6

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例5所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例5中的srco3的加入量變?yōu)?.2706g(84.9500mmol)，tm2o3的加入量變?yōu)?.0048g(0.0250mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖2中的(f)光譜，由圖2可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)為：477nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)為:6632。

實(shí)施例7

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例5所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例5中的srco3的加入量變?yōu)?.2669g(84.9000mmol)，tm2o3的加入量變?yōu)?.0096g(0.0500mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖2中的(g)光譜，由圖2可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)為：477nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)為:4191。

實(shí)施例8

本實(shí)施例所提供的一種用于防偽和激光顯示的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備方法與實(shí)施例5所述相同，不同之處在于：

將實(shí)施例5中的srco3的加入量變?yōu)?.2521g(84.7000mmol)，tm2o3的加入量變?yōu)?.0193g(0.1000mmol)。

將本實(shí)施例中所制備的熒光材料在980nm激發(fā)下得到熒光發(fā)射光譜圖，具體見(jiàn)圖2中的(h)光譜，由圖2可見(jiàn)，本實(shí)施例可見(jiàn)光發(fā)射主峰波長(zhǎng)為：477nm，目標(biāo)產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度(任意單位)為:2766。

從圖1和圖2的光譜中我們可以看出，可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)射主峰為450～680nm的寬帶發(fā)射，該熒光材料的激發(fā)波長(zhǎng)比較寬泛，能很好地轉(zhuǎn)化近紅外去的光，而且熒光強(qiáng)度值較高，優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有的上轉(zhuǎn)換熒光材料。

實(shí)施例9

一種上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料，該發(fā)光材料的化學(xué)通式為(srf2)0.79yb³⁺0.01er³⁺0.1tm³⁺0.1。該上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備包括以下幾個(gè)步驟：

(1)將0.005mmol的yb2o3、0.05mmol的er2o3、0.05mmol的tm2o3、0.79mmol的srco3和0.79mmol的nh4f混合，得到混合物；

(2)在混合物中加入與混合物重量相同的無(wú)水乙醇，并進(jìn)行研磨，然后在60℃條件下烘干；

(3)將烘干后的粉末已2℃/min的速率加熱到600℃，然后在600℃下燒結(jié)6小時(shí)，即得上述上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料。

將得到的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料用于防偽和激光顯示方面，取得由于市售相關(guān)產(chǎn)品的性能。

實(shí)施例10

一種上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料，該發(fā)光材料的化學(xué)通式為(srf2)0.79yb³⁺0.2er³⁺0.005tm³⁺0.005。該上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料的制備包括以下幾個(gè)步驟：

(1)將0.1mmol的yb2o3、0.0025mmol的er2o3、0.0025mmol的tm2o3、0.79mmol的srco3和2.37mmol的nh4f混合，得到混合物；

(2)在混合物中加入3倍于混合物重量的無(wú)水乙醇，并進(jìn)行研磨，然后在100℃條件下烘干；

(3)將烘干后的粉末已5℃/min的速率加熱到1000℃，然后在1000℃下燒結(jié)2小時(shí)，即得上述上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料。

將得到的上轉(zhuǎn)換三基色發(fā)光材料用于防偽和激光顯示方面，取得由于市售相關(guān)產(chǎn)品的性能。