[發明專利]一種可見光吸收型上轉換發光材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010113853.8
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101775290A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 胡曉云;葉巖溪;劉恩周;樊君
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;C09K11/85
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明涉及稀土發光材料合成技術領域，尤其涉及一種以可見光為激發 源、發射深紫外、紫外光、藍光的稀土摻雜上轉換發光材料的制備方法。

背景技術

稀土離子摻雜上轉換發光材料一直是稀土發光材料領域的熱門課題，它在 光存儲、光通訊系統、夜視系統、生物標記、三維顯示器和傳感器等領域有著 廣泛的應用前景。稀土上轉換發光材料引人關注的原因還有這類材料制備難度 大，品種繁多。其中氟化物由于具有較低的聲子能量和對稀土離子有很強的溶 解性，使它成為很好的上轉換基質材料，但是由于氟化物有毒、易受腐蝕、化 學和力學性能較差等阻礙了它們難以得到實際應用。

稀土摻雜的氧化物材料雖然化學穩定性和機械強度都很好，但其聲子能量 太高，上轉換發光效率很低。如果將摻有稀土離子的氟化物微晶鑲嵌在氧化物 基質材料中，由于在微晶的形成過程中，稀土離子優先富集在微晶中，使得稀 土離子的配位場環境是氟化物的低聲子能量環境，從而提高了其上轉換發光效 率，由于氧化物的存在，這種材料有穩定的化學、力學性能，比氟化物玻璃或 晶體更易于制備，從而在光纖放大器、上轉換激光器及顯示方面有廣闊的應 用。

TiO₂不僅具有很好的熱穩定性和化學穩定性、帶隙寬、折射系數高，而且 聲子能量低，在可見光區的透光性好，前者使得TiO₂非常具有實用性，后者則 使得TiO₂基質發光材料的無輻射幾率低、發光效率高，因此，TiO₂是一種很有 應用前景的上轉換發光基質材料。TiO₂除了以上優點外還具有較大的比表面 積、無毒、成本低，是很好的光催化材料，因此將上轉換發光和TiO₂基質結合 起來所制備的材料，可能成為新一代上轉換發光納米復合特種功能材料，可進 一步拓寬TiO₂在光催化裂解水制氫、太陽能電池、廢水處理、CO₂資源化利用 等方面的應用。到目前為止未發現以稀土摻雜納米TiO₂為基質主體的上轉換發 光材料的相關研究報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備條件溫和、工藝設備簡單、原料易得且制備 的材料顆粒分布均勻的可見光激發上轉換發光材料的制備方法，該方法可制備 得到發射深紫外、紫光、藍光的上轉換發光粉末、薄膜等材料。

為了實現上述任務，本發明采取的技術方案程如下：

一種可見光吸收型上轉換發光材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，先將鈦酸四正丁酯和無水乙醇或正丁醇混合得到溶液A，持續攪 拌，其中，鈦酸四正丁酯與醇的摩爾比為1：2；

步驟2，向溶液A中緩慢地滴加冰乙酸或乙醇或丙醇或乙醇冰乙酸或丙醇 冰乙酸溶液，在室溫下攪拌6-7個小時，得到溶液B；其中，溶液A與溶液B 的體積比為：0.6-0.8，且溶液B中鈦酸四正丁酯與水的摩爾比為1：0-0.05；

步驟3，向溶液B中加入二乙醇胺作為催化劑，攪拌5.5-6.5小時，其 中，二乙醇胺與鈦酸四正丁脂的體積比為1：4；

步驟4，將氧化釔、稀土化合物的一種或兩種溶于硝酸中，得到渾濁液， 將渾濁液在100℃下攪拌0.5-1小時，直至完全溶解，得到透明澄清溶液C， 放在室溫下冷卻；其中，氧化釔與稀土化合物的摩爾比為：10：0.5-4.5，稀 土化合物為Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的硝酸鹽或者氧化物；

步驟5，將溶液C緩慢滴加到高速攪拌后的溶液B中，得到混合溶液G， 將溶液G繼續攪拌；

步驟6，將溶液G倒入培養皿中靜置陳化，制得穩定、均勻、透明的淡粉 紅色溶膠；

步驟7，將溶膠在真空干燥箱中50-100℃條件下干燥，其中真空度為 0.08MPa，得到淡粉色干凝膠，研磨后，在200～500℃煅燒，升溫速率為10℃ /min，研磨得到上轉換粉末發光材料。

優選的，上述步驟5、步驟6和步驟7被以下步驟所代替：

將氟化鈉溶解在蒸餾水中，輕輕搖動使氟化鈉盡量完全溶解，得到溶液 D，溶液D中氟化鈉的質量分數為5.5%；