一種雙稀土元素?fù)诫s氧化釔片狀納米單晶的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種一種雙稀土元素?fù)诫s氧化釔片狀納米單晶的制備方法，包括：將Y2O3、Er2O3和Yb2O3粉末充分溶解于適量稀硝酸溶液，制成混合溶液；加入EDTA分散劑；在50℃恒溫水浴加熱條件下，磁力攪拌3h以上，然后降低攪拌速度，以3-5mL/min速率滴入濃氨水，調(diào)節(jié)pH值為7-9，沉淀完全后，繼續(xù)磁力攪拌一段時(shí)間；室溫下靜置陳化，去除上層清液，將下層沉淀物抽濾，并用去離子水洗滌，抽濾得到沉淀物；在60℃空氣中使得沉淀物干燥；空氣煅燒，保溫隨后隨爐冷卻，得到雙稀土摻雜Y2O3片狀納米單晶。該方法制備獲得的離子摻雜Y2O3片狀納米單晶尺寸均勻，分散性良好，合成成本低廉，易于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種雙稀土元素?fù)诫s氧化釔片狀納米單晶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料，特別涉及一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上轉(zhuǎn)換材料是一種將紅光或紅外光轉(zhuǎn)換成可見光的發(fā)光材料，可在紅外光探測(cè)、短波激光及生物熒光標(biāo)記等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)基質(zhì)材料來(lái)劃分，上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料分為氟化物、氧化物、氟氧化物、鹵化物和含硫化合物，其中氟化物的聲子能量低，因此上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率高，但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差；與氟化物相比，氧化物的聲子能量稍高，但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)異，通過(guò)對(duì)摻雜稀土元素的選擇和濃度匹配，亦可獲得較高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。
[0003]作為一種重要的稀土氧化物，立方相氧化釔(Y2O3)具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，具有相當(dāng)高的折射率(n=l.89)，在不太厚的膜中就能支撐多個(gè)光學(xué)模式的傳輸，禁帶寬度大，從紫外到近紅外區(qū)均有相當(dāng)高的透明度，同時(shí)較大的導(dǎo)帶到價(jià)帶的帶隙足以容納大多數(shù)三價(jià)稀土離子的發(fā)射能級(jí)，可以通過(guò)選擇摻雜不同的稀土離子，得到不同的發(fā)光性能，摻雜時(shí)不存在電荷補(bǔ)償問(wèn)題，同時(shí)具有相對(duì)較低的聲子能(大約在430-550CHT1)，可以抑制無(wú)輻射躍遷的概率，提高輻射躍遷的概率，從而有效提高發(fā)光量子效率，是非常理想的轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料。
[0004]鉺離子(Er3+)由于其具有豐富的能級(jí)結(jié)構(gòu)和多個(gè)亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，在近紅外波段存在較強(qiáng)吸收，可實(shí)現(xiàn)室溫下可見波段(尤其是550nm左右)很強(qiáng)的受激發(fā)射。同時(shí)，當(dāng)共摻入其他稀土離子，如鐿離子(Yb3+)等作為敏化劑時(shí)，可使上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0005]目前制備該上轉(zhuǎn)換材料的方法主要有高溫固相法、燃燒法以及沉淀法等。其中，高穩(wěn)固相法合成溫度高、難以合成單相且尺寸細(xì)小的化合物；燃燒法無(wú)法制備出良好分散且尺寸分布狹窄的納米發(fā)光材 料；而沉淀法，制備工藝簡(jiǎn)單，易合成單分散的晶體。
[0006]目前關(guān)于Er3+、Yb3+摻雜Y2O3上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料制備的報(bào)道已有很多，但是很少涉及沉淀法制備片狀Y2O3納米單晶的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種Er3+、Yb3+摻雜Y2O3片狀納米單晶的制備方法。該方法過(guò)程簡(jiǎn)單，制備獲得的離子摻雜Y2O3片狀納米單晶尺寸均勻，分散性良好，并且合成成本低廉，易于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，具有廣闊應(yīng)用前景。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，其特征在于包括以下步驟:
[0009]I)按照 1.5-2.5 份:0.030-0.040 份:0.065-0.075 份的質(zhì)量配比，將 Y2O3 粉末、Er2O3粉末和Yb2O3粉末分別加入適量稀硝酸溶液中，在50°C恒溫條件下，利用磁力攪拌方式，使三種粉末充分溶解；
[0010]2)將上述三種溶液均勻混合；
[0011]3)按照質(zhì)量配比，在混合溶液里加入0.07-0.09份的EDTA分散劑；
[0012]4)在50°C恒溫水浴加熱條件下，以600-800r/min的速度磁力攪拌3h以上，然后降低攪拌速度為300-400r/min，以3_5mL/min速率滴入濃氨水，調(diào)節(jié)pH值為7_9，沉淀完全后，繼續(xù)磁力攪拌一段時(shí)間；
[0013]5)在室溫下靜置陳化12h，去除上層清液，將下層沉淀物抽濾，并用去離子水洗滌，抽濾得到沉淀物；
[0014]6)在60°C空氣中使得沉淀物干燥12h ；
[0015]7)將干燥后的沉淀物其在空氣煅燒，升溫速率為1_3°C /min，煅燒溫度為700-900°C，保溫時(shí)間I~3h，隨后隨爐冷卻，得到雙稀土摻雜Y2O3片狀納米單晶。
[0016]其中，稀硝酸的濃度可以為2.4-2.7mol/L的稀硝酸溶液；濃氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以為 25.0% ~28.0%。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為Y2O3 =Er3+, Yb3+片狀納米單晶的表面形貌(TEM)圖；
[0018]圖2為Y2O3 =Er3+, Yb3+片狀納米單晶的X射線衍射(XRD)圖；
[0019]圖3為Y2O3 =Er3+, Yb3+片狀納米單晶在980nm激光激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換圖譜。
具體實(shí)施方案
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0021]配制濃度為2.55mol/L的稀硝酸溶液；按照質(zhì)量體積比分別為2g:30ml、0.035g:30ml以及0.070g:100ml的比例將Y2O3粉末、Er2O3粉末和Yb2O3粉末加入稀硝酸溶液中，在50°C恒溫條件下，利用磁力攪拌方式，使三種粉末充分溶解；將上述三種溶液均勻混合，設(shè)混合后的溶液的體積為150毫升,按照質(zhì)量體積比為0.08g:150毫升的量加入EDTA分散劑；在50°C恒溫水浴加熱條件下，`以700r/min的速度磁力攪拌3h以上，然后降低攪拌速度為350r/min,以4mL/min速率滴入濃氨水,調(diào)節(jié)pH值為8,沉淀完全后,繼續(xù)磁力攪拌一段時(shí)間；在室溫下靜置陳化12h，去除上層清液，將下層沉淀物抽濾，并用去離子水洗滌，抽濾得到沉淀物，在60°C空氣中使得沉淀物干燥12h ;將干燥后的沉淀物其在空氣煅燒，升溫速率為2V /min,煅燒溫度為800°C，保溫2h，隨后隨爐冷卻，得到雙稀土摻雜Y2O3片狀納米單晶。圖1為Y2O3片狀納米單晶的表面形貌(TEM)圖；圖2為Y2O3片狀納米單晶的X射線衍射(XRD)圖；圖3為Y2O3片狀納米單晶在980nm激光激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換圖譜。
[0022]測(cè)試結(jié)果:透射電子顯微形貌照片證實(shí)上轉(zhuǎn)換納米晶呈現(xiàn)單晶片狀，晶面間距為
0.30nm,對(duì)應(yīng)(222)晶面；X射線衍射譜圖證實(shí)Er3+、Yb3+摻雜Y2O3為立方相晶體；上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜圖證實(shí)在980nm激光激發(fā)下Er3+、Yb3+摻雜Y2O3在可見光區(qū)有明顯發(fā)射。
【權(quán)利要求】
1.一種雙稀土元素?fù)诫s氧化釔片狀納米單晶的制備方法，依次包括下列步驟: 1)按照1.5-2.5 份:0.030-0.040 份:0.065-0.075 份的質(zhì)量配比，將 Y2O3 粉末、Er2O3粉末和Yb2O3粉末分別加入適量稀硝酸溶液中，在50°C恒溫條件下，利用磁力攪拌方式，使三種粉末充分溶解； 2)將上述三種溶液均勻混合； 3)按照質(zhì)量配比，在混合溶液里加入0.07-0.09份的EDTA分散劑； 4)在50°C恒溫水浴加熱條件下，以600-800r/min的速度磁力攪拌3h以上，然后降低攪拌速度為300-400r/min，以3_5mL/min速率滴入濃氨水，調(diào)節(jié)pH值為7_9，沉淀完全后，繼續(xù)磁力攪拌一段時(shí)間； 5)在室溫下靜置陳化12h，去除上層清液，將下層沉淀物抽濾，并用去離子水洗滌，抽濾得到沉淀物； 6)在60°C空氣中使得沉淀物干燥12h； 7)將干燥后的沉淀物其在空氣煅燒，升溫速率為1_3°C/min，煅燒溫度為700-900°C，保溫時(shí)間I~3h，隨后隨爐冷卻，得到雙稀土摻雜Y2O3片狀納米單晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙稀土元素?fù)诫s氧化釔片狀納米單晶的制備方法，其特征在于，步驟I)中，稀硝酸的濃度為2.4-2.7mol/L的稀硝酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙稀土元素?fù)诫s氧化釔片狀納米單晶的制備方法，其特征在于，步驟4)中，濃氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.0%~28.0%。
【文檔編號(hào)】C30B29/60GK103590094SQ201310581051
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】何芳, 李鳳嬌, 黃遠(yuǎn), 陳利霞, 李俊姣, 丘曉文 申請(qǐng)人:天津大學(xué)