[发明专利]一种钨酸盐基质上转换白光发射材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，更具体地，涉及一种稀土金属离子Yb³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺激发的钨酸钆钠Na_0.5Gd_0.5WO₄基质上转换白光发射材料及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管(Light Emitting Diodes，LED)是一种新型固态光源，有望发展成为第四代照明光源，实现绿色节能照明。其中，最有可能实现产业化的是光转换型白光LED，目前光转换型白光LED材料通常是采用蓝光LED芯片激发的黄色荧光粉；或者近紫外LED芯片激发的蓝、绿和红色三基色发射荧光粉，通过调节不同光色荧光粉的光复合而产生白光。

作为一类新型的光转换型白光LED材料，上转换白光发射材料用于LED光转换材料的研究在近几年才有少量报道，它极有可能成为新一代的白光LED用光转换材料，同时也将成为多光色上转换材料研究中的一个热点。上转换白光发射材料的发光原理是：在近红外光(如980nm)激发下，不同稀土离子产生相应的能级跃迁发射；或同一稀土离子产生不同的能级跃迁发射，不同跃迁所产生的上转换可见发射光复合而形成白光。相对于传统的紫外、近紫外和蓝光激发所产生的白光发射，近红外光激发下的白光发射材料可有效减少高能光子带来的光降解作用，同时，上转换过程的低能激发可显著提高材料的稳定性，增加器件的使用寿命。进一步地，上转换白光发射材料可掺入透明陶瓷，实现红外激光器的直接激发，或者掺入激光陶瓷作为开发连续波长上转换白光激光器的基础材料；最后，上转换白光发射材料还可作为生物标记材料，它将提供比传统上转换荧光纳米晶更多的检测通道，实现快速、高效的生物检测。

近年来，国内外的科研工作者在开发新型上转换白光发射材料领域已做了一些大量研究工作。2005年，Sivakumar等人采用共沉淀的方法制备出分别产生绿色、蓝色和红色上转换发光的La_0.45Yb_0.5Er_0.05F₃、La_0.75Yb_0.2Tm_0.05F₃和Yb_0.75La_0.2Eu_0.05F₃氟化物纳米粒子，通过溶胶-凝胶(sol-gel)过程，将上述三种纳米粒子掺入SiO₂或ZrO₂薄膜，制备出在单波长近红外光(980nm)激发下的白光发射SiO₂或ZrO₂薄膜材料(S.Sivakumar，F.C.J.M.van Veggel，M.Raudsepp，J.Am.Chem.Soc.，2005，127：12464.)。目前已有的上转换白光发射材料多为单一氟化物或氧化物，这种单一的基质和简单的结构难以实现发光颜色的精确可调。另外，虽然目前采用Yb³⁺/Tm³⁺/Er³⁺组合掺杂实现上转换白光发射，但是其在很多复合物基质中难以实现白光上转换发射。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种新型钨酸盐基质上转换白光发射材料，即Yb³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺共掺杂的钨酸钆钠Na_0.5Gd_0.5WO₄，其可以被980nm红外激光器有效激发，并产生精确可调的白光发射。

本发明的另一目的在于提供一种制备上述新型钨酸盐基质上转换白光发射材料的制备方法，该制备工艺简单，生产成本低，并且可以制备出纳米级的钨酸盐基质上转换材料。

通过本发明的发明人精心研究，采用如下技术方案实现上述技术目的：

根据本发明的一个方面，一种钨酸盐基质上转换白光发射材料，其为稀土金属镱、铥和钬三价离子掺杂的钨酸钆钠，化学组成为Na_0.5(Gd_0.5-x-y-zYb_xHo_yTm_z)WO₄，其中0.01≤x≤0.3，0.001≤y≤0.03，0.001≤z≤0.05。