[發明專利]一種Er3+，Yb3+共摻NaYF4熒光粉的制備方法

有效

• 申請號: 201510588233.2
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105112056B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 李凌云;孫李珍;于巖;潘堅福
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于稀土摻雜發光材料制備技術領域，具體涉及一種Er³⁺，Yb³⁺共摻NaYF₄熒光粉的制備方法。

背景技術

上轉換發光材料是一種可以將近紅外光轉換成可見光的發光材料。而摻雜稀土離子的NaYF₄以其高效的發光性能被廣泛應用于生物醫藥、防偽標識、光致發光器件等領域。若要得到多種發光顏色的上轉換熒光粉，往往需要準備不同化學成分的物質。隨著熒光粉制備技術的日趨成熟，有效簡便地制備出不同晶相、不同發光顏色的熒光粉能夠為生產上的應用帶來極大的便利。目前，制備稀土離子摻雜的NaYF₄的方法主要包括以下幾個：（1）水熱法。中國專利CN103112882A中公布了一種具有靶向性近紅外NaYF₄上轉換納米晶的制備方法，首先制備硬脂酸鹽前驅體，通過水熱反應將生物靶向分子引入到上轉換納米晶的合成過程中，提供了一種形貌規則、親水性靶向性綠色上轉換納米晶的合成方法。該方法工藝簡單，但為了提高產物的結晶度，往往需要延長生產周期，且合成的上轉換納米晶物相和發光顏色單一，用途范圍較窄，不利于工業化大規模生產。（2）溶劑熱法，其是在水熱法的基礎上發展起來的一種新的材料制備方法。中國專利CN102382654A公布了一種以NaYF₄為基質，摻雜Er³⁺、Yb³⁺離子的上轉換熒光納米晶的制備方法，該方法利用溶劑熱法制備出了單一純六方相的NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺納米顆粒，雖然其樣品的發光性能良好，但反應周期長，發光顏色單一，不易通過改變工藝參數而得到不同發光顏色的樣品。除此之外，沉淀法、高溫固相法也常被用于合成稀土離子摻雜的NaYF₄納米晶，但合成的熒光粉晶相和發光顏色都較單一。本發明采用溶膠-凝膠法，通過改變熱處理溫度、時間等工藝參數可控合成了不同晶相組合、多種發光顏色的Er³⁺，Yb³⁺共摻NaYF₄上轉換熒光粉，擴大了其應用范圍，工藝簡單，可規模化生產。

技術方案

本發明的目的在于提供一種Er³⁺，Yb³⁺共摻NaYF₄熒光粉晶相可控合成的制備方法。該方法通過改變工藝參數，即能夠實現不同晶相、不同發光顏色的上轉換熒光粉的可控合成，操作簡便，易于實現，有利于工業化生產。

為了實現本發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種Er³⁺，Yb³⁺共摻NaYF₄熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

（1）按摩爾比計：Na⁺:Y³⁺:Yb³⁺:Er³⁺=1:1-x-y:x:y，0.17≤x≤0.25，0.01≤y≤0.04，稱取乙酸釔、乙酸鐿、乙酸鉺和氫氧化鈉；

（2）將乙酸釔、乙酸鐿、乙酸鉺和氫氧化鈉，以及三氟乙酸加入溶劑中，攪拌1~24小時后得透明溶膠A；

（3）將溶膠A轉移至耐高溫坩堝中，并置于烘箱中干燥1~24h，得到膠態物質B；

（4）將膠態物質B置于高溫爐中，將爐溫按1~10℃/min.的升溫速率從室溫升至300℃~800℃后，保溫0.5~5h，隨爐冷卻至室溫后取出，根據熱處理溫度的不同，研磨可得到不同晶相組合、多種發光顏色的Er³⁺，Yb³⁺共摻上轉換熒光粉；組合一：Er³⁺，Yb³⁺共摻的YF₃、六方相NaYF₄、四方相NaYF₄三相的混合（熱處理溫度為300℃以上，600℃以下），組合二：Er³⁺，Yb³⁺共摻的六方相NaYF₄與四方相NaYF₄混合（熱處理溫度為600℃以上，700℃以下），組合三：Er³⁺，Yb³⁺共摻的純四方相NaYF₄上轉換熒光粉（熱處理溫度為700℃~800℃）。

優選地，步驟（1）中0.17≤x≤0.19，0.01≤y≤0.03，且x+y=0.2。