[發明專利]新型上轉換發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011182859.0
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112251230B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 廖立兵;郭慶豐;帥朋飛;梅樂夫
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;G01N21/64;G01N21/91
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

本發明提供了一種新型上轉換發光材料及其制備方法，該發光材料具有冰晶石結構，其發光純度高，發光性能及化學性能穩定，發光效率得到有效提高，在980nm紅外光激發下，可以發射出強度較高的藍色光，另外，本發明中的制備操作簡單易行，制備的上轉換發光材料對環境無污染，適合作為高效、經濟的上轉換發光材料。

技術領域

本發明屬于無機發光材料技術領域，具體涉及一種以K₃YF₆為基質的上轉換發光材料及其制備方法。

背景技術

上轉換發光是通過逐級能量傳遞作用，將兩個或兩個以上低能量長波長的近紅外光子轉化成一個高能量短波長的近紫外或可見光光子的過程。近些年來，由于上轉換發光材料可以將近紅外光轉化為可見光甚至是近紫外光而備受關注。上轉換材料主要為摻雜稀土元素的固體化合物，因為稀土元素獨特的電子層結構和優異的光電磁特性，使其摻雜的發光材料可以廣泛應用于固態激光器、三維立體顯示、太陽能電池、生物標記、光學溫度傳感等領域。

雖然上轉換發光材料在控制合成、發光機制研究以及熒光調控輸出等方面的研究均已趨于完善，但是發光效率低仍然是制約上轉換發光材料應用的瓶頸問題。因此調控增強上轉換發光成為當下亟待解決的問題。為了解決上轉換發光效率低的問題，廣大科研工作者提出了選擇合適的宿主基質來增強上轉換發光，不同的基質在配位數、聲子能量、物理與化學穩定性等方面都存在巨大的差異，而這些差異將直接影響發光材料的發光性能。當前研究最多的上轉換基質材料有四個體系：氟化物體系、鹵化物體系(氟化物以外)、氧化物體系和含硫化合物體系。其中鹵化物體系(氟化物以外)、氧化物體系和含硫化合物體系這些基質易潮解，且聲子能量高，制備工藝也復雜，從而在一定程度上限制了上轉換發光材料在很多特殊領域的推廣應用。而現有的氟化物體系的上轉換發光材料的發光效率、發光強度和發光純度仍有待提高。

因此，需要制備出一種制備工藝簡單、原料易得、工藝簡單及發光性能優良的上轉換發光材料，以滿足目前工業發展的需求。

發明內容

為解決上述問題，本發明人進行了銳意研究，發現：一種以氟化物體系為基質材料，以Yb³⁺為敏化劑的上轉換發光材料，其晶體結構獨特，化學穩定性好，發光效率高，能夠發出單色性良好的藍光，原材料來源廣泛、制備工藝簡單，能夠作為新型、高效、經濟的上轉換發光基質材料，從而完成本發明。

本發明的目的之一在于提供一種新型上轉換發光材料，所述上轉換發光材料以氟化物為基質，以Yb³⁺為敏化劑。

所述上轉換發光材料還包含激活劑摻雜離子A，所述激活劑摻雜離子A選自三價稀土金屬離子，優選選自Er³⁺、Tm³⁺或Nd³⁺，更優選為Tm³⁺。

優選地，所述氟化物基質材料為K₃YF₆。

所述上轉換發光材料的化學組成為K₃Y_(1-x-y)F₆:xA,yYb³⁺，其中，x為0.001～0.20，優選為0.002～0.15，更優選為0.005～0.09；y為0.01～0.40，優選為0.03～0.35，更優選為0.05～0.25。

優選地，所述上轉換發光材料化學組成K₃Y_(1-x-y)F₆:xA,y Yb³⁺中，x為0.01，y為0.15。

所述新型上轉換發光材料由以下方法制備得到：

步驟1、對原料進行預處理，得到混合料；

步驟2、煅燒混合料，得到中間料；

步驟3、研磨中間料，得到新型上轉換發光材料。