[發明專利]鉺鐿共摻雜BiTa7

在審

• 申請號: 202110127105.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112745844A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 曹永澤;崔洪強;陳寶玖
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 楊威;馬玉戈

本發明公開了鉺鐿共摻雜BiTa₇O₁₉純綠色上轉換發光材料及其制備方法，所述上轉換發光材料的化學式為(Bi_aEr_bYb_c)Ta₇O₁₉，其中a+b+c＝1；所述上轉換發光材料的制備方法，包括以下步驟：按照Bi：Er：Yb：Ta＝a：b：c：7的摩爾比取Bi₂O₃、Er₂O₃，Yb₂O₃和Ta₂O₅混合；加入過量Bi₂O₃，壓片，燒結；研磨，再加入過量Bi₂O₃，壓片，燒結；研磨，燒結，冷卻，得到上轉換發光材料。本發明中利用BiTa₇O₁₉基質進行Er³⁺/Yb³⁺離子共摻雜，所制備的上轉換發光材料具有高亮度、純綠色特性、高溫度敏感度和好的化學穩定性，在生物成像及光溫度傳感等領域具有廣泛應用前景。

技術領域

本發明屬于上轉換發光材料領域，具體涉及鉺鐿共摻雜BiTa₇O₁₉純綠色上轉換發光材料及其制備方法。

背景技術

上轉換稀土發光材料由于4f-4f殼層內躍遷的禁閉性，發光強度的提升一直是難題。另外，由于稀土離子能級的多樣性，使得能級躍遷路徑多種多樣，易造成上轉換發光顏色不純的情況。然而一些生物領域(如生物成像和生物標記等領域)需要上轉換純色熒光，因此，獲得純色上轉換發光也是一個關鍵難點。基于稀土離子的兩個熱耦合能級躍遷到基態發射的熒光積分強度只與溫度有關的特性，也叫“FIR”技術，可以通過探測熒光來準確獲取溫度。然而，目前上轉換材料的溫度敏感度數值較低，因此，提升上轉換熒光粉FIR對溫度的敏感程度，有一定的實際應用前景。目前，由于氟化物基質的聲子能量小，減小了由于多光子馳豫造成的無輻射躍遷損失，能夠得到較高的上轉換發光效率，使得稀土氟化物材料在光學器件、顯示、生物標記、光學晶體等領域有著非常廣泛的應用。其中以六方相NaYF₄作為上轉換基質材料，并對其進行稀土離子摻雜是目前制備上轉換氟化物發光材料的常見方式之一。然而通過氟化物制備的上轉換發光材料發光效率雖然高，其化學穩定性和機械強度差、抗激光損傷閾值低、制作工藝復雜，而且發光材料的純色度不高，溫度敏感度不高，限制了上轉換發光材料在生物領域和光熱傳感方面的應用。

發明內容

本發明針對以上問題的提出，而研究設計鉺鐿共摻雜BiTa₇O₁₉純綠色上轉換發光材料及其制備方法，在保證高亮度特性的前提下，來解決傳統上轉換發光材料NaYF₄:Er³⁺/Yb³⁺的發光顏色不純、化學穩定性不足及溫度敏感度低等問題。本發明采用的技術手段如下：

鉺鐿共摻雜BiTa₇O₁₉純綠色上轉換發光材料，其化學式為(Bi_aEr_bYb_c)Ta₇O₁₉，其中a+b+c＝1。

優選地，其化學式中a＝0.5，b＝0.1，c＝0.4。這里，b＝0.1，c＝0.4是Er³⁺和Yb³⁺的最優摻雜濃度。

鉺鐿共摻雜BiTa₇O₁₉純綠色上轉換發光材料的制備方法，包括以下步驟：