[發(fā)明專(zhuān)利]一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410758413.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104403672B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張家驊;相國(guó)濤;張霞;郝振東;潘國(guó)徽
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/85
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/85
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，特別提供了一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光是指采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的激發(fā)光照射摻雜稀土離子的樣品時(shí),發(fā)射出波長(zhǎng)小于激發(fā)光波長(zhǎng)的光的現(xiàn)象。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳輸、光顯示，紅外探測(cè)，熒光防偽，熒光探針，生物傳感器，生物成像，太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的下轉(zhuǎn)換熒光材料(如量子點(diǎn)、有機(jī)染料等)相比，上轉(zhuǎn)換材料有許多的優(yōu)勢(shì)，如低毒性、高光致穩(wěn)定性、低背景熒光、色純度高和長(zhǎng)壽命等。

由于氟化物具有較低的聲子能量，是現(xiàn)在公認(rèn)的上轉(zhuǎn)換效率最高的基質(zhì)材料，并被廣泛的研究。目前，β-NaYF₄是公認(rèn)的上轉(zhuǎn)換效率最高的氟化物基質(zhì)材料。近幾年來(lái)的研究表明，β-NaLuF₄結(jié)構(gòu)與β-NaYF₄相同，但其上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)高于相同條件下合成的β-NaYF₄，報(bào)道的β-NaLuF₄：Yb³⁺，Tm³⁺，在980nm激發(fā)下可產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外和藍(lán)色上轉(zhuǎn)換發(fā)光(CrystEngComm,2011,13,3782–3787)。但是，在相同條件下合成的β-NaLuF₄，其尺寸要比β-NaYF₄大很多，這就限制了其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。

因此，獲得小尺寸、高發(fā)光效率的β-NaLuF₄是亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用，以至少解決以往上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料具有尺寸大，發(fā)光效率低等問(wèn)題。

本發(fā)明一方面提供了一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，所述材料為納米級(jí)六角盤(pán)狀氟化物，其具有以下化學(xué)通式：

NaLu_1-x-y-zR_xYb_yM_zF₄?????(1)

其中，R為稀土元素Y或Y與Gd、La的任意組合；M為稀土元素Ho、Er、Tm中的一種或其任意組合；

且所述x、y、z滿足以下條件：

0<x≤0.5、0.1≤y≤0.5、0<z≤0.1。

優(yōu)選，所述x滿足以下條件：0＜x≤0.3。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述材料為六角晶系，具有β-NaLuF₄結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述材料在紅外光激發(fā)下，發(fā)射光譜范圍為400-900nm。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述材料的顆粒直徑可通過(guò)R的種類(lèi)和含量不同在10-200nm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

本發(fā)明另一方面還提供了一種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于：以十八烯為溶劑，以油酸為絡(luò)合劑的溶劑熱法。

優(yōu)選，所述方法包括以下步驟：

包括以下步驟：

1)按照化學(xué)通式(1)中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱(chēng)取含有Lu³⁺的化合物、含有R³⁺的化合物、含有Yb³⁺的化合物以及含有M³⁺的化合物加入三頸燒瓶中；

2)將油酸和十八烯按體積比2:5加入到三頸燒瓶中后，在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的條件下，加熱至140-180℃保持30-60分鐘，然后冷卻到50℃，形成溶液A；

3)按照化學(xué)通式(1)中F_-和Na⁺的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取NH₄F和過(guò)量的NaOH，并溶于甲醇，得到溶液B；

4)將所述溶液B緩慢注射到所述溶液A中后，加熱到40-60℃保持30-60分鐘，將甲醇蒸發(fā)掉，得到溶液C；

5)繼續(xù)在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的條件下，將所述溶液C加熱到300-330℃保持1-3小時(shí)，然后冷卻到室溫，形成納米晶；

6)將所述納米晶用過(guò)量的無(wú)水乙醇沉淀，多次離心得白色膏狀物，即制得上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟1)中所述含有Lu³⁺的化合物、含有R³⁺的化合物、含有Yb³⁺的化合物以及含有M³⁺的化合物為含有相應(yīng)離子的氯酸鹽或醋酸鹽。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟3)中所述過(guò)量的NaOH為按照化學(xué)通式(1)中Na⁺計(jì)量比的2-3倍。