[發(fā)明專利]一種稀土摻雜氟鉍鉀發(fā)光納米材料的制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011010928.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111996004B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁延杰;陳東訊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/74
• 分類號(hào): C09K11/74;H01L33/50;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本公開(kāi)屬于稀土摻雜發(fā)光材料領(lǐng)域，具體提供一種稀土摻雜氟鉍鉀發(fā)光納米材料的制備方法與應(yīng)用。發(fā)光納米材料的基本組成為K_0.3Bi_0.7?x?yF_2.4:xYb,yLn,其中Ln³⁺為Er³⁺，Tm³⁺，Ho³⁺中的一種，0≤x≤0.30，0≤y≤0.05，或K_0.3Bi_0.7?z?tF_2.4:zM,tN，其中M和N為Ce³⁺，Pr³⁺，Nd³⁺，Sm³⁺,Gd³⁺,Eu³⁺,Tb³⁺，Dy³⁺中的一種或兩種，0≤z0.35，0≤t0.35。制備方法包括如下步驟：將含Bi化合物、含稀土元素化合物加入到稀鹽酸溶液中，在室溫～90℃條件下攪拌溶解，配成溶液A；將氟化鉀加入到去離子水中，在室溫～90℃條件下攪拌溶解，配成溶液B；將溶液A加入到溶液B中，在室溫～90℃下攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，所得沉淀物采用離心分離，并用蒸餾水清洗，即得。解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫下合成含鉍的稀土摻雜發(fā)光納米材料穩(wěn)定性較差以及在水溶液中快速合成含鉍的稀土摻雜發(fā)光納米材料的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于稀土摻雜發(fā)光材料領(lǐng)域，具體提供一種稀土摻雜氟鉍鉀發(fā)光納米材料的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

這里的陳述僅提供與本公開(kāi)有關(guān)的背景信息，而不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

稀土發(fā)光納米材料具有發(fā)射帶窄、熒光壽命長(zhǎng)、毒性低、斯托克斯位移大、發(fā)光顏色可調(diào)、以及無(wú)光漂白和閃爍等特性，這些優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì)使其在生物醫(yī)學(xué)、防偽標(biāo)識(shí)以及照明顯示等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在已報(bào)道的稀土發(fā)光材料中，由無(wú)機(jī)晶態(tài)氟化物基質(zhì)與其中摻雜的發(fā)光鑭系離子所組成的稀土氟化物發(fā)光材料是一類非常重要且被廣泛應(yīng)用的無(wú)機(jī)發(fā)光材料。相比于氧化物和重鹵化物基質(zhì)，稀土氟化物具有較低的聲子能量(～350cm^-1)、高的化學(xué)穩(wěn)定性以及能夠容納高濃度發(fā)光鑭系離子等優(yōu)點(diǎn)，可以有效減少激活中心激發(fā)態(tài)的無(wú)輻射弛豫過(guò)程從而提高激活中心的發(fā)光效率。因此，稀土氟化物被認(rèn)為是上轉(zhuǎn)換發(fā)光和下轉(zhuǎn)換發(fā)光的理想基質(zhì)材料。常見(jiàn)的稀土氟化物根據(jù)其組成元素?cái)?shù)量可分為二元稀土氟化物(例如LaF₃和YF₃等)和三元稀土氟化物(例如NaYF₄、NaGdF₄和LiYF₄等)。但無(wú)論是二元氟化物還是三元氟化物發(fā)光材料，資源日益緊張且價(jià)格昂貴的稀土元素都是不可或缺的重要組成部分，這無(wú)疑會(huì)在一定程度上限制稀土氟化物發(fā)光材料的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。近年來(lái)，價(jià)格低廉且性能優(yōu)異的非稀土基氟化物發(fā)光材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是無(wú)機(jī)發(fā)光材料科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。

由于鉍(Bi)元素的無(wú)毒性和無(wú)放射性、價(jià)格便宜且具有獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)和能級(jí)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，鉍作為基質(zhì)組成的無(wú)機(jī)發(fā)光材料正成為下一代無(wú)機(jī)發(fā)光材料開(kāi)發(fā)與研究的重要候選之一。Bi的原子序數(shù)為83，在元素周期表中緊鄰82號(hào)鉛元素和84號(hào)釙元素。但相比有毒的鉛元素和釙元素，鉍是無(wú)毒且無(wú)放射性的綠色金屬。而且，鉍可以通過(guò)分層精煉技術(shù)從砷鉍礦和輝鉍礦中大量提純，相比于分離高純稀土元素的成本要便宜很多。此外，在大部分含鉍化合物中，作為基質(zhì)組成的Bi³⁺和稀土離子具有相似的離子半徑和化合價(jià)，稀土離子容易通過(guò)摻雜進(jìn)入基質(zhì)晶格中鉍離子格位，從而使含鉍化合物成為理想的發(fā)光材料基質(zhì)?；诖耍⊥岭x子摻雜的鉍基發(fā)光材料，尤其是以BiF₃和NaBiF₄為代表的含鉍氟化物發(fā)光納米材料，正引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注，并在多模式生物成像、光學(xué)測(cè)溫以及固態(tài)照明等領(lǐng)域展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。