一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光頻上轉(zhuǎn)換是物理學(xué)中十分重要的方法，基于上轉(zhuǎn)換原理的材料和器件在激光、通信、能源、醫(yī)療、軍事、航空航天和人們?nèi)粘Ｉ钪卸加兄种匾膽?yīng)用前景。上轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)該在許多領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用，但目前，由于生產(chǎn)技術(shù)方面的限制，很多產(chǎn)品達(dá)不到上轉(zhuǎn)換發(fā)光所需的要求。
[0003]最近幾年研究的上轉(zhuǎn)換材料繁多，其形狀相態(tài)也是多種多樣。例如玻璃、陶瓷、單晶和多晶粉末等，其化合組成為氧化物、氟化物、硫化物、硫氧化物和齒氧化物等。而稀土硫氧化物相對(duì)氟化物具有更低的聲子能(200-300(^1)，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，激發(fā)強(qiáng)度要求相對(duì)較低。
[0004]目前熒光粉制備比較成熟的生產(chǎn)方法有高溫固相法和沉淀法，但高溫固相法和沉淀法都還存在各自的缺點(diǎn)。高溫固相法反應(yīng)時(shí)間長，需要的溫度高，晶粒粗，過程不易控制；沉淀法結(jié)晶較差，導(dǎo)致發(fā)光效率較差。因此進(jìn)一步完善生產(chǎn)方法能提高稀土發(fā)光材料的發(fā)光效率。該發(fā)明提出在真空條件下，通過控制真空度、溫度、保溫時(shí)間等研究其條件下晶體生長機(jī)制及雜質(zhì)相的形成，硫的揮發(fā)情況等。真空條件下合成能很快的達(dá)到所需溫度，制備顆粒尺寸較小，有利于該種發(fā)光材料的實(shí)際應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明在制備稀土硫氧化物(Gd2O2S)單一基質(zhì)基礎(chǔ)上，設(shè)-H種對(duì)于太陽光有更寬的吸收帶的材料來協(xié)助稀土離子轉(zhuǎn)光，利用這種材料吸收不能被利用的寬帶范圍內(nèi)的光，然后將能量傳遞給稀土離子，稀土離子再將光轉(zhuǎn)換成能被利用的光，從而使鉺離子在該基質(zhì)材料中實(shí)現(xiàn)寬帶轉(zhuǎn)光與協(xié)同發(fā)光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法。本發(fā)明制備得到的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料具有約100納米至約10微米的粒徑，并在近紫外光激發(fā)下，實(shí)現(xiàn)不同顏色的發(fā)光，與其他材料相比，其晶體結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能更優(yōu)，量子效率高，更適于實(shí)際的應(yīng)用，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，該材料通式為Gd2 y A xSx:Er y3+, Mzn+，其中0彡x彡I，0.01 彡 y 彡 0.2，0.01 彡 Z 彡 0.12，Mn+為 Tm3+和 / 或 Tb 3+稀土離子，或者 Li +。
[0008]—種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Gd2O3和Er203按照材料的化學(xué)計(jì)量比混合均勻得到混合料，然后加入硝酸溶液中混合，在溫度為90?120°C下攪拌至溶液澄清，然后加入L1H沉淀劑直至pH為12、密封保溫2h，最后清洗后制備得到沉淀物；
(2)將步驟(I)制備得到的沉淀物烘干、研磨后按照計(jì)量比加入單質(zhì)硫以及助溶劑NaCO3,在真空度為0.1?10Pa、溫度為700?1100 °C條件下保溫2?5h制備得到Gd2y z03 xSx:Ery3+，Mzn+發(fā)光材料，其中 O 彡 x 彡 1，0.0l 彡 y 彡 0.2，0.0l 彡 z 彡 0.12，Mn+為Li+。
[0009]所述步驟(I)中硝酸溶液的濃度為0.8?1.8mol/l。
[0010]所述步驟(2)中助溶劑NaCO3的加入量為沉淀物質(zhì)量的20?50%。
[0011]—種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Gd2O3和Er203按照材料的化學(xué)計(jì)量比混合均勻得到混合料，加入硝酸溶液中混合，在溫度為90?120°C下攪拌至溶液澄清，然后加入沉淀劑直至pH為12、密封保溫2h，最后清洗后制備得到沉淀物；
(2)將步驟(I)制備得到的沉淀物烘干、研磨后按照計(jì)量比加入單質(zhì)硫、Tm2O3和/或Tb2O3、助溶劑NaCO3，在真空度為0.1?30Pa、溫度為700?1100°C條件下保溫2?5h制備得到 Gd2y z03 xSx:Er y3+，Mzn+發(fā)光材料，其中 O 彡 X 彡 1，0.01 彡 y 彡 0.2，0.01 彡 z 彡 0.12，Mn+為Tm 3+和/或Tb 3+稀土離子。
[0012]所述步驟(I)中硝酸溶液的濃度為0.8?1.8mol/lo
[0013]所述步驟(I)中沉淀劑為NaOH。
[0014]所述步驟(2)中助溶劑NaCO3的加入量為沉淀物質(zhì)量的20?50%。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備得到的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料具有約100納米至約10微米的粒徑，并在近紫外光激發(fā)下，實(shí)現(xiàn)不同顏色的發(fā)光，與其他材料相比，其晶體結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能更優(yōu)，量子效率尚，更適于實(shí)際的應(yīng)用；
(2)本發(fā)明的方法與其他方法相比，共沉淀使摻雜離子分布更加均勻，真空固相反應(yīng)使反應(yīng)溫度明顯降低，有利于提高材料的晶體結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能并能節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的Gdh75O2S:Er0.23+, Li0.05+^ 980nm波長激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]實(shí)施例1
該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，該材料化學(xué)式為Gdu5O2S:Εγ0.23+^?0.05+ο
[0019]該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Gd2O3和Er203按照摩爾比為0.875:0.1混合均勻得到5g混合料，然后加入到250mL硝酸溶液(濃度為0.8mol/l)中混合，在溫度為120°C下攪拌至溶液澄清，然后加入L1H沉淀劑直至pH為12、密封保溫2h，最后清洗后制備得到沉淀物；
(2)將步驟(I)制備得到的沉淀物烘干、研磨后按照沉淀物中Gd與S的摩爾比為1.75:1加入單質(zhì)硫以及助溶劑NaCO3 (助溶劑NaCO3的加入量為沉淀物質(zhì)量的50%，在真空度為10Pa、溫度為IlOOcC條件下保溫2h制備得到Gdh75O2S:Er。./'Liaffi發(fā)光材料。
[0020]本實(shí)施例制備得到的Gdu5O2S:Era23+，LiQ.Q5+發(fā)光材料在980nm波長激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜圖如圖1所示，從圖1可以看出該材料在紅光、綠光和藍(lán)光三個(gè)范圍內(nèi)都有明顯的發(fā)射光。
[0021]實(shí)施例2
該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，該材料化學(xué)式為GcUOi5Sa5=Er 0.083+, Tm0.083+o
[0022]該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其具體步驟如下:
Cl)首先將Gd2O3和Er 203按照摩爾比0.92:0