[發明專利]釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110363096.4
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102517011A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 蒲永平;劉丹;石軒
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C09K11/74
• 分類號: C09K11/74
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及一種發光材料及其制備方法，特別是一種釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料及其制備方法。

背景技術

上轉換材料是一種用長波長光子激發而得到短波長光子的熒光發光材料。目前，作為較成熟泵浦源的GaAlAs、AlGaIn和InGaAs的發射波長分別位于979nm～810nm、670nm～690nm和940nm～990nm，這些波長分別處于一些稀土離子，如Nd³⁺、Er³⁺、Ho³⁺和Tm³⁺離子的吸收帶上，這也是將這些離子作為激活例子的原因。在這些稀土摻雜離子中，Er³⁺、Ho³⁺、Tm³⁺研究較多，Nd³⁺離子作為激光材料的激活離子已經成熟應用于YAG等激光輸出，但作為上轉換激活離子的報道較少。

Nd³⁺離子能級圖中，在⁴F_3/2以上能級分布非常密集，易發生多聲子弛豫過程不利于上轉換光譜的輸出。然而層狀鈣鈦礦結構的鈦酸鉍具有相對較小的聲子能量，只要Nd³⁺離子的某一能級與它下能級的能隙稍大，而該能級本身輻射躍遷幾率較大，以致接近甚至大于多聲子弛豫幾率，則有可能在該能級形成有效地發射帶。基于此選擇鈦酸鉍作為上轉換輸出的基質材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料及其制備方法，通過本發明方法制得的上轉換納米晶的物相較純，在800nm波長的紅外輻射激發下，能夠實現綠色的上轉換發光且發光強度較高，在紅外輻射探測和防偽等領域有廣泛應用前景。

為實現上述目的，本發明提供了一種釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：首先將五水硝酸鉍和六水硝酸釹溶解于乙二醇中，加熱并不斷攪拌，形成均勻溶液A，在該均勻溶液A中，所述硝酸鉍的摩爾濃度為3.75mol/L～3.00mol/L，所述硝酸釹的摩爾濃度為0.25mol/L～1.00mol/L；

步驟2：取5ml鈦酸四丁酯溶于5ml乙二醇并加入水解控制劑攪拌形成溶液B，所述鈦酸四丁酯和乙二醇都為純物質；

步驟3：將均勻溶液A逐滴加入溶液B中并不斷攪拌得溶膠；

步驟4：將溶膠烘干得到凝膠，將凝膠干燥后研磨成粉后熱處理即可。

作為本發明的優選實施例，所述步驟1中溶解過程加熱溫度為50℃；

作為本發明的優選實施例，所述步驟4中，溶膠干燥溫度為70℃，1h后變為凝膠；

作為本發明的優選實施例，所述步驟4中，干燥時間為120h；

作為本發明的優選實施例，所述熱處理步驟為：以3℃/min升溫，其中在100℃保溫15min，在300℃、450℃和550℃分別保溫60min，在830℃保溫30min；

作為本發明的優選實施例，所述水解控制劑為冰醋酸或檸檬酸。

由上述方法制備的釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料，其化學式為Bi_(4-x)Nd_xTi₃O₁₂，其中x＝0.25～1.0。

由上述方法制備的釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料，其化學式為Bi_(4-x)Nd_xTi₃O₁₂，其中x＝0.5～0.75。

本發明釹摻雜鈦酸鉍納米晶上轉換材料及其制備方法至少具有以下優點：

1.本發明采用溶膠-凝膠法，各反應物均在分子水平進行反應，產物粒度可達納米級，且物相較純；

2.實驗設備簡單，凝膠化溫度較低為40～70℃，且時間短僅為1h，能達到節能效果；

3.800nm紅外激發時能產生綠色發光，發光強度較高且穩定；

4.基底鈦酸鉍具有較低介電常數、低聲子能量，是一種良好的鐵電材料，本發明為制備一種新型的鐵電-發光材料提供良好的思路。

附圖說明

圖1是由本發明制備的Bi_(4-x)Nd_xTi₃O₁₂納米晶的XRD圖；

圖2是由本發明制備的Bi_(4-x)Nd_xTi₃O₁₂納米晶的激發光譜圖；