一種鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熒光粉的制備方法及其應用，尤其涉及一種鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料及其制備方法和應用，屬于發光物理學中的發光材料技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，上轉換發光材料引起了人們的廣泛關注。光致發光材料中，吸收兩個或多個較低能量的光子后產生一個高能光子發射的發光材料被定義為上轉換發光材料(簡稱UCPs)。這種材料的上轉換現象本質是反斯托克斯效應，即輻射的能量大于所吸收的能量。上轉換發光材料可以有效降低光致電離作用引起基質材料衰退，不需要嚴格的相位配對，而且輸出波長具有一定的可調諧性，被認為是生產固態激光、發光二極管和熒光標記等最理想的材料。
[0003]迄今為止，上轉換發光材料都發生在摻雜稀土離子的化合物中，正是由于可以利用稀土元素的亞穩態能級特性，吸收多個低能量的長波輻射，經多光子加和后發出高能的短波輻射，從而可使人肉眼看不到的紅外光變為可見光，此類上轉換材料主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物、鹵化物等。稀土元素中，Er3+離子以其豐富的能級和多個亞穩態而倍受關注。Er3+離子具有多條藍綠和紫外波段的上轉換熒光譜線，以及紅外波段的4113/2_4115/2和4111/2-4113/2躍迀等光譜特性。研宄發現，由于Er3+離子對泵浦光的弱吸收會導致很高的激光振蕩閾值，為了提高光致熒光效率，人們提出了 Er3+、Yb3+共摻的解決方案，即在摻雜激活離子Er3+離子的同時摻入一種稀土敏化離子Yb 3+離子，敏化離子可以吸收更多的光泵能量并轉移給激活離子，擴大和強化激活離子的吸收光譜，使原來不能被激活的離子吸收光泵能量通過敏化離子的作用得到應用。在980納米激光的抽運下，Yb3+離子具有比較大的吸收截面，而且可以實現能量傳遞，從而大大地提高了材料的吸收效率和光致熒光效率。因此，Er3+、Yb3+共摻的上轉換熒光材料成為研宄上轉換材料的熱點。
[0004]目前，有關Er3+、Yb3+摻雜的綠色上轉換熒光材料已有諸多相關的報道。例如公開號為CN102660278A的中國專利公開了一種綠色上轉換納米熒光粉及制備方法，組成為，粒徑尺寸小且分布均勾，單色性好，可應用于生物醫學領域；公開號為CN103525418A的專利公開了一種共沉淀法制備得到的綠色上轉換熒光粉(YlTOaErxCe；Ti Jba)203，在還原氣氛中熱處理，所制備出的熒光粉發光效率高，但存在一定的危險性。對于Er3+、Yb3+共摻的上轉換熒光材料，公開號為CN103397302A的專利研宄了通過控制Er3+、Yb3+的含量來控制摻雜量，從而得到致密性好，均勻程度高，機械和光學性能優良的上轉換發光TiCV薄膜。
[0005]而本發明選擇La3_3(x+^Er3xYb3jLi5Sb2012為基質，通過Er、Yb共摻雜得到性能優越的綠色上轉換熒光材料，安全無毒，而且該材料還未見諸報道。
【發明內容】
[0006]針對上述現存的技術問題，本發明提供一種鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料及其制備方法和應用，以La3_3a+,;Er3xYb3,Li5Sb2012為基質，通過Er、Yb共摻雜而得到發光純度好、發光效率高的上轉換發光材料。
[0007]為實現上述目的，本發明提供一種鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料，化學組成為La3_3a+,;Er3xYb3,Li5Sb2012，其中:Yb3+為敏化劑，Er 3+為激活離子，z為鉺離子Er 3+摻雜的摩爾百分數，7為鐿離子Yb3+摻雜的摩爾百分數，且0.001 ( x+y<0.50
[0008]本發明提供一種上述鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料的制備方法，具體是采用高溫固相法，包括如下步驟:
(O按化學組成La3_3(x+,;Er3xYb3,Li5Sb2012中各元素的化學計量比，且0.001 ( x+y<0.5，分別稱取含有鑭離子La3+的化合物，含有鋰離子Li +的化合物，含有銻離子Sb 5+、Sb3+的化合物，含有鉺離子Er3+的化合物，含有鐿離子Yb 3+的化合物，然后混合并研磨均勻；
(2)將步驟(I)的所得物在空氣氣氛中第一次煅燒，煅燒溫度為200?700°C，時間為I?15小時；
(3)將步驟(2)的所得物自然冷卻，研磨并混合均勻后，在空氣氣氛中第二次煅燒，煅燒溫度為750?900°C，時間為I?15小時；
(4)將步驟(3)的所得物自然冷卻，研磨并混合均勻后，在空氣氣氛中第三次煅燒，煅燒溫度為950?1400°C，時間為I?15小時；
(5)將步驟(4)的所得物冷卻至室溫，研磨均勻，即得到粉末狀銻酸鹽上轉換發光材料。
[0009]進一步，所述的含有鑭離子La3+的化合物為氧化鑭、硝酸鑭、氫氧化鑭、碳酸鑭中的一種；所述的含有鋰離子Li+的化合物為氧化鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰中的一種；所述的含有銻離子Sb5+、Sb3+的化合物為五氧化二銻、三氧化二銻中的一種；所述的含有鐿離子Yb3+的化合物為氧化鐿；所述的含有鉺離子Er 3+的化合物為氧化鉺。
[0010]進一步，步驟(2)的煅燒溫度優選250?700°C，煅燒時間優選2?14小時；步驟
(3)的煅燒溫度優選800?900°C，煅燒時間優選2?14小時；步驟(4)的煅燒溫度優選1000?1400°C，煅燒時間優選2?14小時。
[0011]本發明又提供一種上述鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料的制備方法，具體是采用化學溶液法，包括如下具體步驟:
(A)按化學組成La3_3(x+,;Er3xYb3,Li5Sb2012中各元素的化學計量比，且0.001 ( x+y<0.5，分別稱取含有鑭離子La3+的化合物，含有鋰離子Li +的化合物，含有銻離子Sb 5+、Sb3+的化合物，含有鐿離子Yb3+的化合物，含有鉺離子Er3+的化合物，將它們分別溶解于稀硝酸中，并分別加入摩爾量2-3倍的絡合劑，所述絡合劑為檸檬酸或草酸中的一種，分別攪拌直至完全溶解；
(B)將步驟(A)所得的各個溶液緩慢混合，繼續攪拌1-2小時，放置烘箱中，靜置、陳化，得到蓬松的前驅體；
(C)將步驟(B)所得的前驅體置于馬弗爐中，在空氣氣氛中進行預煅燒，煅燒溫度為300?900°C，煅燒時間為I?15小時；
(D)將步驟(B)的所得物自然冷卻后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為950?1250°C，煅燒時間為I?15小時；
(E)將步驟(D)的所得物冷卻至室溫，研磨均勻，即得到粉末狀銻酸鹽上轉換發光材料。
[0012]進一步，所述的含有鑭離子La3+的化合物為氧化鑭、硝酸鑭、氫氧化鑭、碳酸鑭中的一種；所述的含有鋰離子Li+的化合物為氧化鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰中的一種；所述的含有銻離子Sb5+、Sb3+的化合物為五氧化二銻、三氧化二銻、三氯化銻中的一種；所述的含有鐿離子Yb3+的化合物為氧化鐿、硝酸鐿中的一種；所述的含有鉺離子Er 3+的化合物為氧化鉺、硝酸鉺中的一種。
[0013]進一步，步驟(C)的預煅燒溫度優選350?900°C，預煅燒時間優選2?14小時；步驟(D)的煅燒溫度優選1000?1250°C，煅燒時間優選2?14小時。
[0014]本發明再提供一種上述鉺鐿共摻雜銻酸鹽上轉換發光材料的制備方法，具體是采用共沉淀法，包括如下具體步驟:
(I )按化學組成La3_3a+,;Er3xYb3,Li5Sb2012*各元素的化學計量比，且0.001 ( x+y<0.5，分別稱取含有鑭離子La3+的化合物，含有鋰離子Li +的化合物，含有銻離子Sb 5+、Sb3+的化合物，含有鐿離子Yb3+的化合物，含有鉺離子Er3+的化合物，分別溶于稀硝酸中，并分別攪拌至完全溶解