[發明專利]一種摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710071048.1
• 申請日: 2007-09-06
• 公開（公告）號: CN101121885A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 金達萊;楊紅;丁高松;朱魯明;祝洪良;姚奎鴻
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料及其制備方法。

背景技術

稀土發光材料具有許多優點：發光譜帶窄，色純度高，色澤鮮艷；光吸收能力強，轉換效率高；發射波長分布區域寬；熒光壽命從納秒跨越到毫秒達6個數量級；物理化學性質穩定，耐高溫，可承受大功率電子束、高能輻射和強紫外光的作用，是目前最主要的發光材料。迄今為止，稀土發光材料己廣泛應用于照明(熒光燈)、陰極射線管(CRT)、熒光顯象管、等離子平板顯示(PDP)、場發射顯示器(FED)和X射線檢測等領域。

研究認為：稀土發光材料的基本發光原理歸因于稀土元素的原子具有未充滿的受到外界屏蔽的4f5d電子組態，有豐富的電子能級和長壽命激發態，能級躍遷通道多達20余萬個，可以產生多種多樣的輻射吸收和發射，具有一般元素所無法比擬的光譜學性質。通常認為，稀土離子發光歸因于它們特殊的電子層結構產生的4fⁿ-4fⁿ和4f^n-15d-4fⁿ躍遷。

隨著研究的深入，最近，稀土離子的一種逆向電子轉移過程引起的發光現象引起人們的濃厚興趣，即所謂的電子轉移發光。初步認為電子轉移發光是由配體離子與中心離子之間的協同電子轉移效應引起的。三價鐿離子(Yb³⁺)摻雜的晶體是典型的電子轉移型發光材料。這是由于鐿離子(Yb³⁺)僅存在一個唯一的激發態4f能級²F_5/2。它與基態能級²F_7/2之間具有較大的能級差異，這種能級差異促使中心稀土離子需從配體得到轉移電子而形成過渡態，繼而產生電子轉移發光。摻鐿晶體材料在紫外/可見區形成發光譜帶，快閃壽命達到100ns級，具有相對低的淬滅濃度，是理想的微中子檢測器和快閃材料，可以極大的促進醫學在線診斷和顯影技術的提高，是一種具有重要意義的發光材料。目前，摻鐿電子轉移型發光材料的基底物質有磷酸鹽、硼酸鹽、鋁酸鹽、氧硫酸鹽(L.vanPieterson?et?al.Journal?of?Luminescence?91?177(2000)；Kamenskikh?I?A?et?al.Opt.Mater.24?267(2003)；Kamenskikh?I?A?et?al.J.Phys.：Condens.Matter?17?5587(2005)；Nikl?M?et?al.Appl.Phys.Lett.84882(2004))等，以錫酸鹽作為基底材料的摻鐿發光材料尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提出一種摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料及其制備方法，以硝酸鐿、稀土硝酸鹽、堿金屬錫酸鹽為原料，通過水熱法合成摻鐿稀土錫酸鹽發光材料。

本發明采用的技術方案步驟如下：

1、一種摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料：

該錫酸鹽發光材料的分子式為Ln₂Sn₂O₇:Yb³⁺，Ln₂Sn₂O₇為基質材料，Yb³⁺為摻雜離子，其中Ln為鑭(La)、釔(Y)、镥(Lu)或釓(Gd)離子，該材料呈現電子轉移發光特性。

2、一種摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料的制備方法，該方法的步驟如下：

1)將硝酸鐿和稀土硝酸鹽Ln(NO₃)₃，Ln為La、Y、Lu或Gd離子，溶于水中，控制它們的總摩爾濃度為0.01～0.2摩爾/升，其中鐿離子的相對摩爾百分濃度為1～20％，攪拌；

2)在上述溶液中加入摩爾濃度與上述總摩爾濃度相同的錫酸鈉或錫酸鉀，繼續攪拌；

3)將最終配好的溶液轉移至高壓釜中，保持填充度為80～90％，在150～250℃溫度范圍內處理4～100小時；

4)將處理好的溶液離心、干燥，即獲得摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料Ln₂Sn₂O₇:Yb³⁺，Ln為La、Y、Lu或Gd離子。

以硝酸鐿和稀土硝酸鹽Ln(NO₃)₃，Ln為La、Y、Lu或Gd離子及堿金屬錫酸鹽為原料，通過水熱法合成摻鐿稀土錫酸鹽電子轉移型發光材料。該材料在350～650納米范圍內具有典型的電子轉移寬帶發射。