一種上轉(zhuǎn)換熒光粉及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種上轉(zhuǎn)換熒光粉，化學(xué)組成通式為：Gd2?x?y?zTmxHoyYbz(MoO4)3，其中，Tm3+和Ho3+為激活離子；Yb3+為敏化離子；x,y,z為分別為Tm3+、Ho3+和Yb3+離子相對Gd3+離子占的摩爾百分比系數(shù)。本發(fā)明熒光粉通過鉬酸根MoO42?與敏化離子Yb3+ 偶合成MoO42??Yb3+二聚物，從而對激活離子Tm3+和Ho3+實現(xiàn)高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉(zhuǎn)換，降低激活離子中間能級的無輻射弛豫，提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度，制備工藝簡單，操作安全，條件容易控制，在照明和顯示領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種上轉(zhuǎn)換熒光粉及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于上轉(zhuǎn)換材料合成領(lǐng)域，更具體地，涉及一種上轉(zhuǎn)換熒光粉及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]利用980nm半導(dǎo)體機(jī)關(guān)器來激發(fā)稀土摻雜上轉(zhuǎn)換白光材料，潛在應(yīng)用于白光激光器、平板顯示、生物傳感器、背光源和照明等，相比傳統(tǒng)白光光源，稀土摻雜上轉(zhuǎn)換白光具有無光漂白、色溫易調(diào)、環(huán)保的優(yōu)點，有效減少紫外污染，因此成為現(xiàn)在研究的熱點。但是發(fā)光效率較低嚴(yán)重影響其應(yīng)用化進(jìn)程。目前公認(rèn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率最高的基質(zhì)是氟化釔鈉(NaYF4)，但由于在制備過程中會對環(huán)境造成一定的污染，同時熱穩(wěn)定性稍差。尋找一種發(fā)光強(qiáng)度大，熱穩(wěn)定性好的上轉(zhuǎn)換材料尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種上轉(zhuǎn)換熒光粉。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供上述熒光粉的制備方法和應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
本發(fā)明提供了一種上轉(zhuǎn)換熒光粉，化學(xué)組成通式為:GcbmTnOfojYbz(M0O4)3,其中，Tm3+和Ho3+為激活離子;Yb3+為敏化離子7, z為分別為Tm3+、Ho3+和Yb3+離子相對Gd3+離子占的摩爾百分比系數(shù)，取值范圍:0.001彡x<0.02，0.001彡02，0.01彡z彡0.20。
[0006]鉬酸鹽基質(zhì)發(fā)光材料由于其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而成為一類比較重要的焚光粉材料。鉬酸根M0O42—與敏化離子Yb3+偶合成Μ0Ο42—-Yb3+二聚物，從而對激活離子Tm3+和Ho3+實現(xiàn)高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉(zhuǎn)換，降低激活離子中間能級的無輻射弛豫，提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。
[0007]另外，鉬酸鹽熒光材料生產(chǎn)成本低，燒結(jié)溫度也比其他磷酸鹽、鋁酸鹽等體系要低，對合成過程中的降低能耗比較有利。
[0008]優(yōu)選地，0.005彡1<0.01，0.01彡7<0.04，0.01彡2彡0.20。
[0009]上述上轉(zhuǎn)換熒光粉的制備方法，包括將釓鹽、鉬酸鹽、鐿鹽、鈥鹽在水中加熱，加入檸檬酸，調(diào)節(jié)PH值，干燥，煅燒，即得所述熒光粉。
[0010]溶膠凝膠法具有制備工藝簡單，易于操作，設(shè)備易得，操作安全，條件容易控制的優(yōu)點。
[0011 ]優(yōu)選地，所述制備方法為按化學(xué)組成摩爾比，將六水硝酸IL、四水鉬酸錢、六水硝酸鐿、六水硝酸鈥，在水中混合。
[0012]優(yōu)選地，所述煅燒溫度為800 °C?1000 °C;煅燒時間為I?5小時。
[0013]優(yōu)選地，所述加熱溫度為60?100°C。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明的發(fā)光材料采用傳統(tǒng)的溶膠凝膠法合成，制備工藝簡單，易于操作，設(shè)備易得，操作安全，條件容易控制。同時實現(xiàn)了高激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉(zhuǎn)換，大大提高了上轉(zhuǎn)換效率，所得熒光粉外量子效率高，增強(qiáng)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光。在照明和顯示領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1實施例1制備得到的熒光粉材料的粉末衍射圖譜。
[0016]圖2實施例1制備得到的熒光粉材料的發(fā)射光譜。
[0017]圖3實施例2制備得到的熒光粉材料的發(fā)射光譜。
[0018]圖4實施例3制備得到的熒光粉材料的發(fā)射光譜。
[0019]圖5實施例1、2和3的色度坐標(biāo)圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明，但具體實施例并不對本發(fā)明作任何限定。除非特別說明，實施例中所涉及的試劑、方法均為本領(lǐng)域常用的試劑和方法。
[0021]實施例1:
稱取六水硝酸釓(Gd(N03)3*6H20) 1.8750 g,四水鉬酸銨((ΝΗ4)6Μθ7024*4Η20) 1.3375g，六水硝酸鐿(Yb(N03)3*6H20) 0.3504 g，六水硝酸銩(Tm(N03)3*6H20) 0.0232 g，六水硝酸鈥(Ho(N03)3*6H20) 0.0230;溶于去離子水中并不停攪拌加熱至80 ° C。加入檸檬酸7.9198g繼續(xù)攪拌，緩慢加入氨水，調(diào)節(jié)pH值約為7。持續(xù)攪拌半個小時，然后置于干燥箱空氣氣氛中130° C干燥20小時，接著放在高溫箱式爐800 ° C恒溫2小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出得到產(chǎn)品，所得的熒光粉材料組成為:Gd1.S3Tm0.0iHo0.0iYb0.15(MoO4)3o[0022 ]所得熒光粉材料的衍射峰位置和晶體學(xué)數(shù)據(jù)庫TOF#41 -1474—致，說明材料結(jié)構(gòu)和基質(zhì)Gd2(MoO4)3—致，見附圖1 ο附圖2為對應(yīng)實例I材料的發(fā)射光譜，其熒光粉材料在980nm近紅外光激發(fā)下發(fā)出強(qiáng)烈的上轉(zhuǎn)換白光，主發(fā)射峰位置分別為476 nm、540 nm和662 nm,見附圖2。利用積分球、能量計和激發(fā)光源等儀器所搭起來的量子效率測試儀，測得的外量子效率為2.10%。色坐標(biāo)為(0.334,0.325)，見附圖5a；附圖5d是標(biāo)準(zhǔn)白光點。
[0023]實施例2:
稱取六水硝酸釓(Gd(N03)3*6H20) 1.8185 g,四水鉬酸銨((ΝΗ4)6Μθ7024*4Η20) 1.3375g，六水硝酸鐿(Yb(N03)3*6H20) 0.3504 g，六水硝酸銩(Tm(N03)3*6H20) 0.0116 g，六水硝酸鈥(Ho(N03)3*6H20) 0.0919 g;溶于去離子水中并不停攪拌加熱至80 °C。加入檸檬酸7.9198g繼續(xù)攪拌，緩慢加入氨水，調(diào)節(jié)pH值約為7。持續(xù)攪拌半個小時，然后置于干燥箱空氣氣氛中130° C干燥20小時，接著放在高溫箱式爐800 ° C恒溫2小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出得到產(chǎn)品，所得的熒光粉材料組成為= Gd1.sosTm0.0osHo0.Q4Yb0.15(MoO4)3。
[0024]附圖3為實施例2材料的發(fā)射光譜，其熒光粉材料在980nm近紅外光激發(fā)下發(fā)出較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換白光，主發(fā)射峰位置分別為476 nm、540 nm和662 nm，見附圖3。測得的外量子效率為0.88%，色坐標(biāo)為(0.384，0.325)，見附圖5b;附圖5d是標(biāo)準(zhǔn)白光點。
[0025]實施例3:
稱取六水硝酸釓(Gd(N03)3*6H20) 1.8185 g,四水鉬酸銨((ΝΗ4)6Μθ7024*4Η20) 1.3375g，六水硝酸鐿(Yb(N03)3*6H20) 0.3504 g，六水硝酸銩(Tm(N03)3*6H20) 0.0116 g，六水硝酸鈥(Ho(N03)3*6H20) 0.0919 g;溶于去離子水中并不停攪拌加熱至80 °C。加入檸檬酸7.9198g繼續(xù)攪拌，緩慢加入氨水，調(diào)節(jié)pH值約為7。持續(xù)攪拌半個小時，然后置于干燥箱空氣氣氛中130° C干燥20小時，接著放在高溫箱式爐800 ° C恒溫2小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出得到產(chǎn)品，所得的熒光粉材料組成為:Gd1.93Tm0.0iHo0.0iYb0.05(MoO4)3o
[0026]附圖4為實施例3材料的發(fā)射光譜，其熒光粉材料在980 nm近紅外光激發(fā)下發(fā)出較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換白光，主發(fā)射峰位置分別為476 nm、540 nm和662 nm。測得的外量子效率為
0.23%。色坐標(biāo)為(0.421,0.320),見附圖5c ；附圖5d是標(biāo)準(zhǔn)白光點。
【主權(quán)項】
1.一種上轉(zhuǎn)換熒光粉，其特征在于，化學(xué)組成通式為:Gd2mTmxHOjYbz(Mo04)3，其中，Tm3+和Ho3+為激活離子;Yb3+為敏化離子;X, 7，z為分別為Tm3+、Ho3+和Yb3+離子相對Gd3+離子占的摩爾百分比系數(shù)，取值范圍:0.0Ol彡x<0.02，0.0Ol彡02，0.0l彡z彡0.20。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上轉(zhuǎn)換熒光粉，其特征在于，0.005彡彡0.0I，0.0I彡7彡0.04，0.0Κζ彡 0.20。3.—種根據(jù)權(quán)利要求1所述的上轉(zhuǎn)換熒光粉的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括將釓鹽、鉬酸鹽、鐿鹽、鈥鹽在水中加熱，加入檸檬酸，調(diào)節(jié)PH值，干燥，煅燒，即得所述熒光粉。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法為按化學(xué)組成摩爾比，將六水硝酸IL、四水鉬酸錢、六水硝酸鐿、六水硝酸鈥，在水中混合。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒溫度為800°C?1000 °C ;煅燒時間為I?5小時。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述加熱溫度為60?100°C。7.權(quán)利要求1或2所述的熒光粉在照明和顯示領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】C09K11/78GK106085430SQ201610413211
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610413211.7, CN 106085430 A, CN 106085430A, CN 201610413211, CN-A-106085430, CN106085430 A, CN106085430A, CN201610413211, CN201610413211.7
【發(fā)明人】李棟宇, 黃貞
【申請人】嶺南師范學(xué)院