[發明專利]一種稀土共摻鉍系層狀半導體綠色上轉換發光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010121092.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111218278A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 彭躍紅;李家旺;聶建全;李文禹;王琦聞;楊爾均;趙文倩;梁瑩
• 申請（專利權）人: 楚雄師范學院
• 主分類號: C09K11/74
• 分類號: C09K11/74
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種稀土共摻鉍系層狀半導體綠色上轉換發光材料及其制備方法，屬于稀土發光材料領域。本發所述上轉換發光材料的化學通式為：Bi_1?x?yYb_xTb_yOM，其中，x＝0.01～0.1，y＝0.01～0.05；M為元素F、Cl、Br中的一種，可以采用液相法或者固相法制備。本發明所述方法制備的上轉換發光材料物理化學性質穩定，合成方法簡單易操作、成本低、發光性能良好，在3D顯示、照明、熒光標記、固態激光、生物醫學及光電多功能器件方面具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種稀土共摻鉍系層狀半導體綠色上轉換發光材料及其制備方法，屬于稀土發光材料領域。

背景技術

上轉換發光是將近紅外光轉化為可見光的一個反斯托克斯過程，通過一個長壽命的中間態連續吸收兩個或兩個以上的低能光子，最終發射出一個高能光子。近年來，各種不同稀土摻雜的上轉換材料被廣泛研究，并因其在3D顯示、照明、熒光標記、固態激光、生物醫學等領域具有廣泛的應用前景而受到越來越多的關注。截止目前為止，人們對980nm近紅外激光激發下Yb³⁺/Er³⁺、Yb³⁺/Ho³⁺、 Yb³⁺/Tm³⁺共摻的上轉換材料進行了大量的研究。相比Er³⁺、Ho³⁺和Tm³⁺，Tb³⁺也是上轉換發光的另一個很好候選者，因為它可以同時展現出紫外、藍光、綠光、黃光和紅光發射。然而，人們對Yb³⁺/Tb³⁺共摻的上轉換材料研究相對較少。這是因為Tb³⁺離子沒有能夠連續接收Yb³⁺能量傳遞的中間能級，需要共合作能量傳遞過程來激發，即兩個激發態的Yb³⁺離子同時傳遞能量給未激發的Tb³⁺離子。這導致大多數Yb³⁺/Tb³⁺共摻上轉換材料發光效率較低；因此，開發新型具有較高發光效率的Yb³⁺/Tb³⁺共摻上轉換材料具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稀土共摻鉍系層狀半導體綠色上轉換發光材料，該發光材料的化學通式為：Bi_1-x-yYb_xTb_yOM，其中，x＝0.01～0.1，y＝0.01～0.05； M為元素F、Cl、Br中的一種，Yb離子作為敏化劑，該材料制備工藝簡單且成本低，具有良好的發光性能。

本發明所述稀土共摻鉍系層狀半導體綠色上轉換發光材料可以采用液相方法制備，具體包括以下步驟：

(1)按照化學計量比分別稱量高純Bi(NO₃)·5H₂O、鹵化物、Yb₂O₃、Tb₄O₇原料，各原料的純度均大于等于99.5％，將Yb₂O₃、Tb₄O₇溶于濃硝酸(市售分析純)中，蒸干制得稀土硝酸鹽。

(2)將Bi(NO₃)·5H₂O、鹵化物和稀土硝酸鹽溶于75mL去離子水中(去離子水的量要使固體能夠完全溶解)，室溫下攪拌混合均勻，調節pH值至6～8；然后轉入100mL內襯聚四氟乙烯的不銹鋼高壓反應釜中，使反應釜的填充體積為80％；隨后置于電熱恒溫烘箱中在120～160℃條件下反應4～24h；待冷卻到室溫，離心，用去離子水和無水乙醇洗滌所收集的反應沉淀物數次，于60～80℃空氣氣氛中干燥處理。