[發明專利]稀土離子摻雜Ba2

在審

• 申請號: 202010151131.5
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111303876A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 付浩;王若男;黃政虎;胡俊山;熊匯雨;鄢然;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發明提供了稀土離子摻雜Ba₂RAlO₅上轉換發光材料及其制備方法，其結構式為Ba₂R_1?x?yYb_xR′_yAlO₅，其中0x≤0.8，0y≤0.05，R為Y、Gd、Lu中的一種，R′為Eu、Ho、Er、Tm中的一種。制備方法：采用BaCO₃、Yb₂O₃、Al(OH)₃、R稀土氧化物和R′稀土氧化物作為原料，通過無水乙醇混合均勻并烘干，壓制成片后在1600～1700℃高溫燒結。本發明制得的上轉換發光材料根據基質中R稀土金屬離子和R′激活劑稀土金屬離子的不同，分別呈現出不同熒光強度和熒光顏色，實現從藍綠光到近紅外光的熒光顏色調制，此外該材料制備方法簡單、重復性好、適合大規模生產。

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域，具體涉及稀土離子摻雜Ba₂RAlO₅上轉換發光材料及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步，各種發光材料相繼問世。1959年Bloem-berge發現，當用960nm的近紅外光照射多晶ZnS時，觀察到ZnS可發出綠光。1962年該現象在硒化物中進一步得到證實。1966年法國研究者Auzel發現，當向基質材料中摻雜Yb³⁺離子時，材料的發光強度增加了兩個數量級，由此正式提出了“上轉換發光”的概念。

上轉換發光材料由于其物理化學性能穩定、熒光壽命長、發射峰窄等優點被廣泛應用于生物醫學、防偽標記、溫度傳感、熒光照明等多個領域。目前，上轉換發光材料主要包含氧化物、氟化物、鹵化物等。氟化物由于其聲子能量低、非輻射馳豫的能量損失少使其具有穩定性高、發光強度高等優點，因此氟化物(如NaYF₄、NaGdF₄、LiYF₄等)是當下研究和應用最廣泛的上轉換發光材料。然而該類上轉換發光材料存在熒光顏色調制困難的缺點，限制了其在多彩成像、光學編碼等方向的應用，因此調制上轉換發光材料的熒光顏色來擴大其應用領域是目前的研究熱點。此外，由于近紅外光波段和紅光波段分別位于生物組織光學窗口(700～1100nm)及其附近，在生物組織中的穿透性強，隨著上轉換納米材料在生物醫學領域的發展，對于發近紅外光和紅光的上轉換發光材料具有極高的研究價值。

上轉換發光材料的制備方法有很多，如液相共沉淀法、高溫固相法、熱分解法、溶劑熱法等，常見的鋁酸鹽的制備方法主要為液相共沉淀法和高溫固相法。液相共沉淀法是指將可溶于水的含有所需要的金屬陽離子化合物進行溶解，加入沉淀劑進行沉淀，經過濾、干燥等過程獲得混合均勻的前驅體，再將前驅體進行高溫燒結，冷卻后得到目標樣品。高溫固相法則是將稱量好的原料混合均勻后壓制成片，經高溫燒結得到目標產物。相比于液相共沉淀法，高溫固相法具有工藝簡單、制備周期短、產量高等優點。

本發明采用高溫固相法制備出了一系列具有單斜晶體結構的上轉換發光材料，當用980nm的近紅外激光照射該系列材料時，材料被激發出不同的顏色和強度的可見光，提供了一類新型的、制備方法簡單的、可實現熒光顏色調制的上轉換發光材料。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一系列稀土離子摻雜Ba₂RAlO₅上轉換發光材料及其制備方法，通過在由不同稀土離子構成、具有相同化學計量比的晶體基質材料中摻雜稀土離子制成，使其發射出不同熒光強度和熒光顏色，其豐富的熒光色彩為熒光照明、顯示器、信息保護、太陽能電池及生物應用等各個領域提供了新材料。

本發明采用的技術方案如下：