熒光粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土摻雜發(fā)光材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Er3+，Yb3+共摻NaYF 4熒光粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一種可以將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見光的發(fā)光材料。而摻雜稀土離子的NaYF4W其高效的發(fā)光性能被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、防偽標(biāo)識、光致發(fā)光器件等領(lǐng)域。若要得到多種發(fā)光顏色的上轉(zhuǎn)換熒光粉，往往需要準(zhǔn)備不同化學(xué)成分的物質(zhì)。隨著熒光粉制備技術(shù)的日趨成熟，有效簡便地制備出不同晶相、不同發(fā)光顏色的熒光粉能夠?yàn)樯a(chǎn)上的應(yīng)用帶來極大的便利。目前，制備稀土離子摻雜的NaYF4的方法主要包括以下幾個(gè):(I)水熱法。中國專利CN103112882A中公布了一種具有靶向性近紅外NaYF4I轉(zhuǎn)換納米晶的制備方法，首先制備硬脂酸鹽前驅(qū)體，通過水熱反應(yīng)將生物靶向分子引入到上轉(zhuǎn)換納米晶的合成過程中，提供了一種形貌規(guī)則、親水性靶向性綠色上轉(zhuǎn)換納米晶的合成方法。該方法工藝簡單，但為了提高產(chǎn)物的結(jié)晶度，往往需要延長生產(chǎn)周期，且合成的上轉(zhuǎn)換納米晶物相和發(fā)光顏色單一，用途范圍較窄，不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。(2)溶劑熱法，其是在水熱法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的材料制備方法。中國專利CN102382654A公布了一種以NaYF4為基質(zhì)，摻雜Er' Yb3+離子的上轉(zhuǎn)換熒光納米晶的制備方法，該方法利用溶劑熱法制備出了單一純六方相的NaYF4:Yb3+，Er3+納米顆粒，雖然其樣品的發(fā)光性能良好，但反應(yīng)周期長，發(fā)光顏色單一，不易通過改變工藝參數(shù)而得到不同發(fā)光顏色的樣品。除此之外，沉淀法、高溫固相法也常被用于合成稀土離子摻雜的NaYF4納米晶，但合成的熒光粉晶相和發(fā)光顏色都較單一。本發(fā)明采用溶膠-凝膠法，通過改變熱處理溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)可控合成了不同晶相組合、多種發(fā)光顏色的Er3+，Yb3+共摻NaYF4上轉(zhuǎn)換熒光粉，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，工藝簡單，可規(guī)模化生產(chǎn)。
[0003]技術(shù)方案
本發(fā)明的目的在于提供一種Er3+，Yb3+共摻NaYF 4熒光粉晶相可控合成的制備方法。該方法通過改變工藝參數(shù)，即能夠?qū)崿F(xiàn)不同晶相、不同發(fā)光顏色的上轉(zhuǎn)換熒光粉的可控合成，操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種Er3+，Yb3+共摻NaYF 4熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
(1)按摩爾比計(jì):Na+:Y3+: Yb3+:Er3+=1: Ι-χ-y:x:y，0.17 < x < 0.25，0.01 < y < 0.04，稱取乙酸釔、乙酸鐿、乙酸鉺和氫氧化鈉；
(2)將乙酸釔、乙酸鐿、乙酸鉺和氫氧化鈉，以及三氟乙酸加入溶劑中，攪拌1~24小時(shí)后得透明溶膠A ;
(3)將溶膠A轉(zhuǎn)移至耐高溫坩禍中，并置于烘箱中干燥l~24h，得到膠態(tài)物質(zhì)B;
(4)將膠態(tài)物質(zhì)B置于高溫爐中，將爐溫按1~10°C/min.的升溫速率從室溫升至300°C~800°C后，保溫0.5~5h，隨爐冷卻至室溫后取出，根據(jù)熱處理溫度的不同，研磨可得到不同晶相組合、多種發(fā)光顏色的Er3+，Yb3+共摻上轉(zhuǎn)換熒光粉；組合一:Er3+，Yb3+共摻的YF3、六方相NaYF4、四方相NaYF4三相的混合(熱處理溫度為300°C以上，600°C以下)，組合二:Er3+，Yb3+共摻的六方相NaYF 4與四方相NaYF 4混合(熱處理溫度為600°C以上，700°C以下)，組合三:Er3+，Yb3+共摻的純四方相NaYF 4上轉(zhuǎn)換熒光粉(熱處理溫度為700°C ~800°C )。
[0005]優(yōu)選地，步驟(I)中0.17 彡 X 彡 0.19，0.01 ^ y ^ 0.03，且 x+y=0.2。
[0006]進(jìn)一步地，步驟(2)的溶劑為異丙醇、乙醇和水的混合物；其中，按體積比計(jì):異丙醇:乙醇:水=4:4:3。
[0007]進(jìn)一步地，步驟(2)溶劑中釔、鐿和鉺三種離子的總濃度為0.091mol/L，三氟乙酸的用量與溶劑總量之比按體積比計(jì)為1:11。
[0008]優(yōu)選地，步驟(4)高溫爐的升溫速率為4~6°C /min.，保溫時(shí)間為l~2h ;
優(yōu)選地，要獲得純四方相的Er3+，Yb3+共摻NaYF 4熒光粉，步驟(4)中熱處理溫度應(yīng)控制在700°C以上。
[0009]可選地，步驟(I)的稀土乙酸鹽是稀土乙酸鹽粉末成品，或者通過將稀土硝酸鹽溶解于氨水中，制得稀土氫氧化物后溶于乙酸中制得的混合溶液，氫氧化鈉是顆粒狀的藥品或者是氫氧化鈉溶液。
[0010]可選地，步驟(2)中原料的添加順序?yàn)?先將三氟乙酸加入到溶劑中然后再向其中加入稀土乙酸鹽和氫氧化鈉，或者先將稀土乙酸鹽和氫氧化鈉加入到溶劑中然后再向其中加入三氟乙酸。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)本發(fā)明的Er3+，Yb3+共摻NaYF4熒光粉的制備工藝簡單，在空氣氣氛中常壓狀態(tài)下即可完成，不需要保護(hù)氣氛，制備條件不苛刻且產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)，適合于大規(guī)模生產(chǎn)；
(2)本發(fā)明提供的一種Er3+，Yb3+共摻NaYF4熒光粉晶相可控合成的制備方法僅通過改變工藝參數(shù)，而不改變主要原料的種類，就能夠可控合成出不同晶相、發(fā)光性能良好且顏色多樣的上轉(zhuǎn)換熒光粉，提高了生產(chǎn)效率與熒光粉適用范圍，合成工藝簡單，生產(chǎn)周期短，易規(guī)模化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1~6制備的Er3+，Yb3+共摻熒光粉的X射線粉末衍射圖譜與NaYFjg準(zhǔn)卡片 PDF#16-0334 和 PDF#06_0342 的比較圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例3~6制備的Er3+，Yb3+共摻熒光粉在980nm激光激發(fā)下得到的上轉(zhuǎn)換發(fā)光譜圖。
具體實(shí)施例
[0013]本發(fā)明用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例1
I)稱取0.27g固體粉末四水合乙酸釔、0.072g固體粉末四水合乙酸鐿、0.012g固體粉末四水合乙酸鉺和0.04g固體氫氧化鈉； 2)量取4mL異丙醇、4mL乙醇、ImL三氟乙酸和3mL/K，將固體粉末加入其中，攪拌3h，制得透明溶膠A;
3)將透明溶膠A轉(zhuǎn)移耐高溫坩禍中，并置于烘箱中干燥3h，得膠態(tài)物質(zhì)B;
4)將膠態(tài)物質(zhì)B置于高溫爐中，將爐溫按4°C/min.的升溫速率從室溫升至300°C，保溫lh，隨爐冷卻至室溫后取出；
5)研磨得到980nm激光激發(fā)下發(fā)射綠光的Er3+，Yb3+雙摻的YF3、六方相、四方相NaYF4三相共存的上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0015]實(shí)施例2
1)稱取0.27g固體粉末四水合乙酸釔、0.072g固體粉末四水合乙酸鐿、0.012g固體粉末四水合乙酸鉺和0.04g固體氫氧化鈉；
2)量取4mL異丙醇、4mL乙醇、ImL三氟乙酸和3mL/K，將固體粉末加入其中，攪拌3h，制得透明溶膠A;
3)將透明溶膠A轉(zhuǎn)移耐高溫坩禍中，并置于烘箱中干燥3h，得膠態(tài)物質(zhì)B;
4)