鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料及其制備方法
【專利摘要】一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其化學式為TGa1-xF6：xPr3+，其中，T選自La及Gd中的至少一種，0.002≤x≤0.06。上述鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料可由長波輻射激發出藍光。本發明還提供一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法。
【專利說明】鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]有機發光二極管(01^0)由于組件結構簡單、生產成本便宜、自發光、反應時間短、可彎曲等特性，而得到了極廣泛的應用。但由于目前得到穩定高效的0120藍光材料比較困難，極大的限制了白光01^0器件及光源行業的發展。
[0003]上轉換熒光材料能夠在長波(如紅外)輻射激發下發射出可見光，甚至紫外光，在光纖通訊技術、纖維放大器、三維立體顯示、生物分子熒光標識、紅外輻射探測等領域具有廣泛的應用前景。但是，可由紅外，紅綠光等長波輻射激發出藍光發射的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，仍未見報道。
【發明內容】
[0004]基于此，有必要提供一種可由長波輻射激發出藍光的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料及其制備方法。
[0005]一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其化學式為:逆產，其中，I'選自匕及中的至少一種，0.002彡X彡0.06。
[0006]在其中一個實施例中，X為0.03。
[0007]一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008]按照呢士-乂 2？產各元素的化學計量比稱取1203，68203和？1~203粉體，其中，1203選自匕203及叫03中的至少一種，0.002彡X彡0.06 ；
[0009]將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為0.511101/1?3001/1的溶液；
[0010]將所述溶液隨載氣霧化成氣霧狀形成前驅體；
[0011]將所述前驅體的溫度升高至5001^?14001^反應1111111?10111111得到化學式為
^？產的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其中I選自匕及％中的至少一種，
0.002 彡 X 彡 0.06。
[0012]在其中一個實施例中，X為0.03。
[0013]在其中一個實施例中，將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成溶液的步驟還包括:往所述溶液中添加分散劑，所述分散劑的濃度為0.005001/1?0.0511101/1。
[0014]在其中一個實施例中，所述分散劑為聚乙二醇。
[0015]在其中一個實施例中，將所述溶液隨載氣霧化成氣霧狀形成前驅體的步驟為:將載氣及所述溶液一起通入霧化器中使所述溶液霧化成氣霧狀，所述載氣選自氮氣、氬氣及氫氣中的至少一種。
[0016]在其中一個實施例中，所述載氣的流量為11/111111?1517111111。
[0017]在其中一個實施例中，將所述前驅體的溫度升高至5001?14001反應加化?lOmin在石英管中進行。
[0018]在其中一個實施例中，所述石英管的直徑為30mm?150mm,長度為0.5m?3m。
[0019]上述鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法較為簡單，成本較低；制備的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的光致發光光譜中，可實現由紅外至綠光的長波輻射激發，在483nm波長區由Pr3+離子3PQ — 3H4的躍遷輻射形成發光峰，實現了由紅外至綠光的長波輻射激發出藍光短波發光。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為一實施方式的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法的流程圖；
[0021]圖2為一實施方式的噴霧熱解設備的結構示意圖；
[0022]圖3為實施例1制備的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的光致發光譜圖；
[0023]圖4為實施例1制備的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的XRD譜圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料、其制備方法及使用該鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的有機發光二極管進一步闡明。
[0025]一實施方式的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其化學式為TGai_xF6:xPr3+,其中，T選自La及Gd中的至少一種，0.002彡X彡0.06。
[0026]優選的，X為 0.03。
[0027]該鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的光致發光光譜中，鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的激發波長為578nm，當材料受到長波長(如578nm)的輻射的時候，Pr3+離子吸收該光照的能量，此時Pr3+離子由3Pq激發態向3H4躍遷，發出483nm的藍光，實現了由紅外至綠光的長波福射激發出藍光短波發光。
[0028]上述鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，包括以下步驟；
[0029]步驟S110、按照TGai_xF6:xPr3+各元素的化學計量比稱取T203，Ga203和Pr203粉體，其中，τ203選自La203及Gd203中的至少一種，0.002彡x彡0.06。
[0030]優選的，X為 0.03。
[0031]可以理解，該步驟中也可按照摩爾比1: (1-χ):x,稱取T203, Ga203和Pr203粉體。
[0032]步驟S120、將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為0.5mol/L?3mol/L的溶液。
[0033]優選的，將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為1.5mol/L的溶液。
[0034]溶液中的金屬陽離子為T3+，Ga3+和Pr3+，T選自La及Gd中的至少一種。
[0035]本實施方式中，氫氟酸濃度為lmol/L?15mol/L。
[0036]優選的，將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成溶液的步驟還包括:往溶液中添加分散劑，分散劑的濃度為0.005mol/L?0.05mol/L。本實施方式中，分散劑為聚乙二醇。
[0037]請參閱圖1，圖1所示的噴霧熱解設備100包括儲液罐10、儲氣罐20、霧化器30、石英管40及收集器50。
[0038]本實施方式中，步驟S120制備的溶液存放于儲液罐10。
[0039]步驟3130、將溶液隨載氣霧化成氣霧狀形成前驅體。
[0040]本實施方式中，將載氣及溶液一起通入霧化器30中使溶液霧化。優選的，霧化器30為壓縮霧化器。
[0041]具體的，將儲氣罐20內儲存的載氣及儲液罐10內儲存的溶液一同通入霧化器30使溶液霧化成氣霧狀。
[0042]載氣選自氮氣、氬氣及氫氣中的至少一種。本實施方式中，載氣的流量為11/111111?1517111111。優選的，載氣的流量為〖[/“!!。
[0043]步驟3140、將前驅體的溫度升高至5001?14001反應加化?10-11得到化學式為丁^？產的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其中I'選自匕及中的至少一種，
0.002 彡 X 彡 0.06。
[0044]具體在本實施方式中，將前驅體通入溫度為5001?14001的石英管40中生成鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料。優選的，石英管40的直徑為30臟?150臟，長度為0.5--31X1。
[0045]優選的，石英管40外壁纏繞著電阻絲42以對石英管進行加熱處理。
[0046]前驅體自石英管50的一端通入，在石英管50內進行反應，在石英管50的管尾鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，粉末狀的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料隨載氣自石英管的管尾流出。進一步的，鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料自石英管40流出后使用收集器50收集。本實施方式中，收集器50為微孔耐酸濾過漏斗。
[0047]上述鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法為噴霧熱解法，原料在溶液狀態下混合，可保證組分分布均勻，而且工藝過程簡單，組分損失少，可精確控制化學計量比，尤其適合制備多組分復合粉末；微粉由懸浮在載氣中的液滴干燥而來，顆粒一般呈規則的球形，而且少團聚，無需后續的洗滌研磨，保證產物的高純度，高活性；整個過程在短短的幾秒鐘迅速完成，因此液滴在反應過程中來不及發生組分偏析，進一步保證組分分布的均一性；反應工序簡單，一步即獲得成品，無過濾、洗滌、干燥、粉碎過程，操作簡單方便，生產過程連續，產能大，生產效率高，非常有利于大工業化生產；制備的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的光致發光光譜中，鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的激發波長為578=%當材料受到長波長(如57811111)的輻射的時候，離子吸收該光照的能量，此時離子由午。激發態向%躍遷，發出483=0的藍光，實現了由紅外至綠光的長波輻射激發出藍光短波發光。
[0048]下面為具體實施例。
[0049]實施例1
[0050]稱取1^0,, 6403, 68203和？『203粉體，其摩爾比為0.9:0.1:0.97:0.03，溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為1.511101/1的溶液，并加入聚乙二醇添加劑，聚乙二醇的濃度為0.0111101/1。然后把溶液放入霧化裝置然后通入517111111的II氣。溶液前驅體開始霧化成氣霧狀，隨通入的氣體進入直徑為70皿，長度為2111的石英管，管溫度升高到12001，反應生成熒光粉。收集熒光粉，得到化學式為:0.03？！^的熒光粉。
[0051]請參閱圖3，圖3中曲線為本實施例得到的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的光致發光光譜。由圖2可以看出，實施例1得到的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的激發波長為578=%當材料受到長波長(如578=0)的輻射的時候，？4+離子吸收該光照的能量，此時離子由3？。激發態向％躍遷，發出483鹽的藍光，實現了由紅外至綠光的長波輻射激發出藍光短波發光。
[0052]請參閱圖4，圖4中曲線為實施1制備的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的XRD圖譜，對照標準PDF卡片，是氟鎵酸鹽的結晶峰，沒有出現摻雜元素以及其它雜質的衍射峰，證明鐠是進入了氟鎵酸鹽的晶格，沒有出現分相。
[0053]實施例2
[0054]稱取La203, Gd203, Ga203 和 Pr203 粉體，其摩爾比為 0.5:0.5:0.98:0.02，溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為3mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加劑，聚乙二醇的濃度為0.05mol/L。然后把溶液放入霧化裝置然后通入10L/min的氬氣。溶液開始霧化成氣霧狀前驅體，前驅體隨通入的氣體進入直徑為30mm，長度為0.5m的石英管，管溫度升高到500°C，反應生成熒光粉。收集熒光粉，得到化學式為LaMGduGa^Fe:0.02Pr3+的熒光粉。
[0055]實施例3
[0056]稱取Gd203，Ga203和Pr203粉體，其摩爾比為1:0.998:0.002，溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為0.5mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加劑，聚乙二醇的濃度為0.005mol/L。然后把溶液放入霧化裝置然后通入lL/min的氬氣。溶液開始霧化成氣霧狀前驅體，前驅體隨通入的氣體進入直徑為60mm，長度為2.5m的石英管，管溫度升高到700°C，反應生成熒光粉。收集熒光粉，得到化學式為GdGaa 998F6:0.002Pr3+的熒光粉。
[0057]實施例4
[0058]稱取Gd203，Ga203和Pr203粉體，其摩爾比為1:0.94:0.06，溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為3mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加劑，聚乙二醇的濃度為0.05mol/L。然后把溶液放入霧化裝置然后通入3L/min的気氣。溶液開始霧化成氣霧狀前驅體，前驅體隨通入的氣體進入直徑為150mm，長度為3m的石英管，管溫度升高到1400°C，反應生成熒光粉。收集熒光粉，得到化學式為GdGaa94F6:0.06Pr3+的熒光粉。
[0059]實施例5
[0060]稱取La203，Ga203和Pr203粉體，其摩爾比為1:0.95:0.05，溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為0.5mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加劑，聚乙二醇的濃度為0.005mol/L。然后把溶液放入霧化裝置然后通入15L/min的氬氣。溶液開始霧化成氣霧狀前驅體，前驅體隨通入的氣體進入直徑為120mm，長度為1.5m的石英管，管溫度升高到900°C，反應生成熒光粉。收集熒光粉，得到化學式為LaGaa95F6:0.05Pr3+的熒光粉。
[0061]實施例6
[0062]稱取La203，Ga203和Pr203粉體，其摩爾比為1:0.97:0.03，溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為3mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加劑，聚乙二醇的濃度為0.05mol/L。然后把溶液放入霧化裝置然后通入13L/min的気氣。溶液開始霧化成氣霧狀前驅體，前驅體隨通入的氣體進入直徑為140_，長度為lm的石英管，管溫度升高到1100°C，反應生成熒光粉。收集熒光粉，得到化學式為LaGaa97F6:0.03Pr3+的熒光粉。
[0063]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其特征在于:其化學式為TGahF6:xpr3+，其中，T選自La及Gd中的至少一種，0.002 ^ X ^ 0.06。
2.根據權利要求1所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其特征在于，X為0.03。
3.一種鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按照TGa1J6:XPr3+各元素的化學計量比稱取T2O3, Ga2O3和Pr2O3粉體，其中，T2O3選自La2O3 及 Gd2O3 中的至少一種，0.002 ^ X ^ 0.06 ； 將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成金屬陽離子的濃度為0.5mol/L?3mol/L的溶液； 將所述溶液隨載氣霧化成氣霧狀形成前驅體； 將所述前驅體的溫度升高至500°C?1400°C反應Imin?1min得到化學式為IVxGaF6:XPr3+的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料，其中T選自La及Gd中的至少一種，0.002 ^ X ^ 0.06。
4.根據權利要求3所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，X為 0.03。
5.根據權利要求3所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，將稱取的粉體溶于氫氟酸中配制成溶液的步驟還包括:往所述溶液中添加分散劑，所述分散劑的濃度為0.005mol/L?0.05mol/L。
6.根據權利要求5所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，所述分散劑為聚乙二醇。
7.根據權利要求3所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，將所述溶液隨載氣霧化成氣霧狀形成前驅體的步驟為:將載氣及所述溶液一起通入霧化器中使所述溶液霧化成氣霧狀，所述載氣選自氮氣、氬氣及氫氣中的至少一種。
8.根據權利要求3所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，所述載氣的流量為lL/min?15L/min。
9.根據權利要求3所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，將所述前驅體的溫度升高至500°C?1400°C反應Imin?1min在石英管中進行。
10.根據權利要求9所述的鐠摻雜氟鎵酸鹽上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，所述石英管的直徑為30mm?150mm,長度為0.5m?3m。
【文檔編號】C09K11/85GK104449730SQ201310443144
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】周明杰, 陳吉星, 王平, 鐘鐵濤 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司