一種上轉換發光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種上轉換發光材料及其制備方法，屬于發光材料技術領域。
【背景技術】
[0002]光頻上轉換是物理學中十分重要的方法，基于上轉換原理的材料和器件在激光、通信、能源、醫療、軍事、航空航天和人們日常生活中都有著十分重要的應用前景。上轉換技術應該在許多領域得到非常廣泛的應用，但目前，由于生產技術方面的限制，很多產品達不到上轉換發光所需的要求。
[0003]最近幾年研究的上轉換材料繁多，其形狀相態也是多種多樣。例如玻璃、陶瓷、單晶和多晶粉末等，其化合組成為氧化物、氟化物、硫化物、硫氧化物和齒氧化物等。而稀土硫氧化物相對氟化物具有更低的聲子能(200-300(^1)，物理化學性質穩定，激發強度要求相對較低。
[0004]目前熒光粉制備比較成熟的生產方法有高溫固相法和沉淀法，但高溫固相法和沉淀法都還存在各自的缺點。高溫固相法反應時間長，需要的溫度高，晶粒粗，過程不易控制；沉淀法結晶較差，導致發光效率較差。因此進一步完善生產方法能提高稀土發光材料的發光效率。該發明提出在真空條件下，通過控制真空度、溫度、保溫時間等研究其條件下晶體生長機制及雜質相的形成，硫的揮發情況等。真空條件下合成能很快的達到所需溫度，制備顆粒尺寸較小，有利于該種發光材料的實際應用。
[0005]本發明在制備稀土硫氧化物(Gd2O2S)單一基質基礎上，設-H種對于太陽光有更寬的吸收帶的材料來協助稀土離子轉光，利用這種材料吸收不能被利用的寬帶范圍內的光，然后將能量傳遞給稀土離子，稀土離子再將光轉換成能被利用的光，從而使鉺離子在該基質材料中實現寬帶轉光與協同發光。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種上轉換發光材料及其制備方法。本發明制備得到的上轉換發光材料具有約100納米至約10微米的粒徑，并在近紫外光激發下，實現不同顏色的發光，與其他材料相比，其晶體結構與發光性能更優，量子效率高，更適于實際的應用，本發明通過以下技術方案實現。
[0007]—種上轉換發光材料，該材料通式為Gd2 y A xSx:Er y3+, Mzn+，其中0彡x彡I，0.01 彡 y 彡 0.2，0.01 彡 Z 彡 0.12，Mn+為 Tm3+和 / 或 Tb 3+稀土離子，或者 Li +。
[0008]—種上轉換發光材料的制備方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Gd2O3和Er203按照材料的化學計量比混合均勻得到混合料，然后加入硝酸溶液中混合，在溫度為90?120°C下攪拌至溶液澄清，然后加入L1H沉淀劑直至pH為12、密封保溫2h，最后清洗后制備得到沉淀物；
(2)將步驟(I)制備得到的沉淀物烘干、研磨后按照計量比加入單質硫以及助溶劑NaCO3,在真空度為0.1?10Pa、溫度為700?1100 °C條件下保溫2?5h制備得到Gd2y z03 xSx:Ery3+，Mzn+發光材料，其中 O 彡 x 彡 1，0.0l 彡 y 彡 0.2，0.0l 彡 z 彡 0.12，Mn+為Li+。
[0009]所述步驟(I)中硝酸溶液的濃度為0.8?1.8mol/l。
[0010]所述步驟(2)中助溶劑NaCO3的加入量為沉淀物質量的20?50%。
[0011]—種上轉換發光材料的制備方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Gd2O3和Er203按照材料的化學計量比混合均勻得到混合料，加入硝酸溶液中混合，在溫度為90?120°C下攪拌至溶液澄清，然后加入沉淀劑直至pH為12、密封保溫2h，最后清洗后制備得到沉淀物；
(2)將步驟(I)制備得到的沉淀物烘干、研磨后按照計量比加入單質硫、Tm2O3和/或Tb2O3、助溶劑NaCO3，在真空度為0.1?30Pa、溫度為700?1100°C條件下保溫2?5h制備得到 Gd2y z03 xSx:Er y3+，Mzn+發光材料，其中 O 彡 X 彡 1，0.01 彡 y 彡 0.2，0.01 彡 z 彡 0.12，Mn+為Tm 3+和/或Tb 3+稀土離子。
[0012]所述步驟(I)中硝酸溶液的濃度為0.8?1.8mol/lo
[0013]所述步驟(I)中沉淀劑為NaOH。
[0014]所述步驟(2)中助溶劑NaCO3的加入量為沉淀物質量的20?50%。
[0015]本發明的有益效果是:
(1)本發明制備得到的上轉換發光材料具有約100納米至約10微米的粒徑，并在近紫外光激發下，實現不同顏色的發光，與其他材料相比，其晶體結構與發光性能更優，量子效率尚，更適于實際的應用；
(2)本發明的方法與其他方法相比，共沉淀使摻雜離子分布更加均勻，真空固相反應使反應溫度明顯降低，有利于提高材料的晶體結構及發光性能并能節約成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例1制備得到的Gdh75O2S:Er0.23+, Li0.05+^ 980nm波長激發下的上轉換發光光譜圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0018]實施例1
該上轉換發光材料，該材料化學式為Gdu5O2S:Εγ0.23+^?0.05+ο
[0019]該上轉換發光材料的制備方法，其具體步驟如下:
(1)首先將Gd2O3和Er203按照摩爾比為0.875:0.1混合均勻得到5g混合料，然后加入到250mL硝酸溶液(濃度為0.8mol/l)中混合，在溫度為120°C下攪拌至溶液澄清，然后加入L1H沉淀劑直至pH為12、密封保溫2h，最后清洗后制備得到沉淀物；
(2)將步驟(I)制備得到的沉淀物烘干、研磨后按照沉淀物中Gd與S的摩爾比為1.75:1加入單質硫以及助溶劑NaCO3 (助溶劑NaCO3的加入量為沉淀物質量的50%，在真空度為10Pa、溫度為IlOOcC條件下保溫2h制備得到Gdh75O2S:Er。./'Liaffi發光材料。
[0020]本實施例制備得到的Gdu5O2S:Era23+，LiQ.Q5+發光材料在980nm波長激發下的上轉換發光光譜圖如圖1所示，從圖1可以看出該材料在紅光、綠光和藍光三個范圍內都有明顯的發射光。
[0021]實施例2
該上轉換發光材料，該材料化學式為GcUOi5Sa5=Er 0.083+, Tm0.083+o
[0022]該上轉換發光材料的制備方法，其具體步驟如下:
Cl)首先將Gd2O3和Er 203按照摩爾比0.92:0