[发明专利]以Yb3Al5O12为基质的上转换发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土离子掺杂的Yb₃Al₅O₁₂(YbAG)基上转换发光材料及其制备方法，属于发光物理学中的发光材料及其制备工艺领域。 

背景技术

红外上转换发光材料是一种在红外光激发下能够发射出可见光的材料，其在印刷防伪、三维立体显示、短波长全固态激光器、红外辐射探测，以及生物标记等领域均具有强烈的应用前景。 

目前，国内已有多家科研机构成功开发了不同类型的上转换发光材料，但多以氟化物或氟氧化物为基体材料，虽然其上转换发光效率高，但制备工艺复杂、污染严重、生产成本高、生产环境条件要求严格，这些缺点严重阻碍了上转换发光材料的实际应用。 

氧化物上转换发光材料具有制备工艺简单、环境条件要求较低、稳定性高等优点，但由于其声子能量较高，一般很难实现高效率的上转换发光，因此如何有效提高氧化物的上转换发光效率是亟待解决的难题。 

镱铝石榴石(YbAG)和钇铝石榴石(YAG)结构相似，不仅具有高的热传导、良好的物理化学性能，而且由于镱离子在980nm附近具有较宽较强的吸收带，因此可以用来有效提高红外激光的泵浦效率，这些优点使其成为一种良好的上转换发光基质材料。 

发明内容

一种以Yb₃Al₅O₁₂基质的上转换发光材料，所述发光材料为纳米级粉末状材料，该粉体为单一立方结构，以Yb₃Al₅O₁₂为基体材料，基本材料 中混合有稀土离子和过渡金属离子，其中掺杂稀土离子的浓度为0.1～30mol％，掺杂过渡金属离子的浓度为0.1～50mol％。 

进一步，所述的稀土离子为：Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺或Tb³⁺。 

进一步，所述的过渡金属离子为Mo⁶⁺、W⁶⁺。 

进一步，颗粒尺寸为40-60nm。 

一种以Yb₃Al₅O₁₂为基质的上转换发光材料的制备方法，包括以下具体步骤： 

第一步制备氧化铝溶胶 

第二步制备Re³⁺_xMo⁶⁺_yYb_3-x-yAl₅O₁₂混合溶胶 

第三步制备Re³⁺_xMo⁶⁺_yYb_3-x-yAl₅O₁₂粉末； 

进一步，方法中所述制备氧化铝溶胶的具体步骤为：以铝的无机盐或有机醇盐为前驱体，在水或醇环境下搅拌水解，搅拌1-3小时后，用硝酸(HNO₃)脱溶，其中H⁺与Al⁺³的摩尔比例为0.3-0.7，继续搅拌1-8小时，制得相应氧化铝的溶胶； 

进一步，方法中所述制备Re³⁺_xMo⁶⁺_yYb_3-x-yAl₅O₁₂混合溶胶具体步骤为：按照Re³⁺_xMo⁶⁺_yYb_3-x-y∶Al³⁺摩尔比为3∶5的比例，将镧系稀土盐及钼酸盐混合加入氧化铝溶胶中，搅拌1-10小时制得Re³⁺_xMo⁶⁺_yYb_3-x-yAl₅O₁₂混合溶胶。