[發(fā)明專利]藍(lán)光紅外上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110201553.X
• 申請日: 2011-07-19
• 公開（公告）號: CN102337135A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊廣乾;郝祥;高璐;蒙素玲;楊筱瓊;高瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華明高納稀土新材料有限公司
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種紅外上轉(zhuǎn)換熒光粉及其制備方法，更確切的說，是一種980nm紅外光激發(fā)下發(fā)射明亮的肉眼可見的藍(lán)光的上轉(zhuǎn)換熒光粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

上轉(zhuǎn)換發(fā)光本質(zhì)上是一種反斯托克斯發(fā)光，即輻射的能量大于所吸收的能量。目前，上轉(zhuǎn)換材料主要是摻雜稀土元素的固體化合物，利用稀土元素的亞穩(wěn)態(tài)能級特性，吸收多個低能量的長波輻射，從而使紅外光變成可見光。隨著上轉(zhuǎn)換材料的研究不斷深入，人們在考慮拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，同時將已有的研究成果轉(zhuǎn)換成高科技產(chǎn)品。在顯示領(lǐng)域中，由于經(jīng)濟(jì)、科技、教育、交通等領(lǐng)域的需要，要求顯示器能夠顯示更多、更快和更復(fù)雜的立體圖像。上轉(zhuǎn)換三維立體顯示器正是適應(yīng)這種要求而產(chǎn)生的，它不僅可以再現(xiàn)各種實物的立體圖像，而且可以隨心所欲的顯示各類計算機(jī)處理的高速動態(tài)立體圖像。除此之外，上轉(zhuǎn)換發(fā)光還在上轉(zhuǎn)換激光器、光纖放大器、生物熒光示蹤和防偽領(lǐng)域都具有很好的應(yīng)用前景。

根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，在不同的基質(zhì)材料中，摻雜不同的稀土離子，能實現(xiàn)稀土離子的紅、綠、藍(lán)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。稀土元素Ho、Nd、Tm、Er、Pr、Sm、Tb和Eu是目前研究較多的上轉(zhuǎn)換材料的激活劑。稀土元素Yb則是一種很有效的上轉(zhuǎn)換敏化劑。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料根據(jù)基質(zhì)組分的不同，大致可分為氟化物、鹵氧化物、硫化物和氧化物等。這些基質(zhì)材料中，氟化物基質(zhì)的聲子能量小，減小了由于多光子弛豫造成的無輻射躍遷損失，從而導(dǎo)致較高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，所以氟化物的晶體和玻璃(包括光纖)依舊是研究的重點和熱點。然而，氟化物的上轉(zhuǎn)換效率雖高，但它的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度差，抗激光損傷閾值低。工藝制作困難的缺點也非常突出，從而在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。

最初的制備方法是在惰性氣體保護(hù)下利用高溫固相反應(yīng)法的通過稀土氟化物與氟硅酸納反應(yīng)獲得。由于前驅(qū)物稀土氟化物制備工藝復(fù)雜和氟硅酸納在反應(yīng)的過程中產(chǎn)生大量四氟硅有毒氣體從而造成環(huán)境污染，因此，改進(jìn)其制備方法一直是人們研究的方向。目前制備該發(fā)光材料的方法有多種目前上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料主要通過高溫固相法、水熱法、沉淀法獲得。

CN?101020824A公布了一種紅外光激發(fā)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法。所涉及的發(fā)光材料為復(fù)合氟化物，其化學(xué)組成式為NaY_1-x-yYb_xRe_yF₄其中0.05≤x≤0.3，0.001≤y≤0.1，Re為Er或Tm。選擇NaF和稀土硝酸鹽、稀土氯化物或通過硝酸或鹽酸可以轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的化合物的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽等原材料，利用沉淀法在水溶液中生成NaY_1-x-yYb_xRe_yF₄，然后在保護(hù)氣氛中于500-700℃處理1-10小時，冷卻即得到所述發(fā)光材料。由于NaF的水溶性比較小，導(dǎo)致這種制備方法方法，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水。

CN?101289616A公布了一種以丙三醇為溶劑制備水榕性上轉(zhuǎn)換NaYF₄:Er³⁺，Yb³⁺納米晶的方法，將NaF溶于丙三醇溶劑中得到溶液A，再將EDTA溶于丙二醇中得到洛液B，將Er(NO₃)₃、Yb(NO₃)₃、Y(NO₃)₃均溶于丙三醇溶劑中得到溶液C；將溶液A、B混合得到溶液D，再將溶液C加到溶液D中，在200-297℃反應(yīng)1～3h，其產(chǎn)物干燥后用980nm紅外光激發(fā)時，制得肉眼可見明亮熒光上轉(zhuǎn)換。這中制備方法使用了有機(jī)溶劑及絡(luò)合劑，成本較高。

CN?101195747A公布了一種紅色上轉(zhuǎn)換熒光粉NaY_1-x-y-z(Yb_xHoyCe_z)F₄及其制備方法，其方法在180-220℃的水熱條件下制備。由于水熱法制備過程中反應(yīng)過程是在高壓下進(jìn)行，而且制備出的發(fā)光材料的發(fā)光效率較低，因此，該方法不適應(yīng)大量生產(chǎn)。

由以上可見，目前的紅外上轉(zhuǎn)換熒光粉的生產(chǎn)過程中普遍采用水熱法或固相合成，生產(chǎn)條件比較苛刻，不利于工業(yè)生產(chǎn)。同時在制備過程中添加有機(jī)溶劑或絡(luò)合劑，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種藍(lán)光紅外上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有紅外上轉(zhuǎn)換熒光粉制備技術(shù)存在的生產(chǎn)條件苛刻、成本高等缺陷。

本發(fā)明提供的一種藍(lán)光紅外上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，具有式(1)表示的原子比組成：