[发明专利]一种铝酸锶基上转换发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类红外光激发的铝酸锶基上转换发光材料Sr_1-x-y-zA_xM_yR_zAl₂O₄及其制备方法，属于发光材料领域。

背景技术

上转换发光材料是一种在红外激光激发下能够发射出可见光的材料，在防伪、红外探测、三维立体显示、短波长全固态激光器、生物标记、太阳能电池等领域均有广泛的应用前景。上转换发光的基质材料，主要有氟化物、氧化物、氯化物等。氟化物基质材料有很多优点，比如发光稀土离子能很容易地掺杂到氟化物基质中；氟化物基质具有较低的声子能量(≈500cm^-1)和较高的上转换发光几率等等，所以人们对氟化物上转换材料研究得相当多，如《一种上转换荧光基质材料NaYF₄纳米晶的制备方法》，中国发明专利，公开号CN1935938。但是这种材料制备复杂、成本高、环境条件要求严、难于集成，在研究和应用中还存在诸多困难。而氧化物上转换基质材料主要有Y₂O₃、Lu₂O₃、Gd₂O₃等(参见《以氧化钇为基质的纳米级上转换发光材料及其制备方法》，中国发明专利，公开号CN1687306；《稀土激活的LuBO₃、Lu₂O₃纳米材料的制备与发光性质》，博士论文，中国科学院研究生院，2010年；《稀土离子掺杂的纳米氧化物上转换发光与稀土氧化物功能薄膜研究》，博士论文，中国科技大学，2005年)。氧化物上转换材料制备工艺简单，环境条件要求较低，稳定性高，但这种基质材料声子能量较高，无辐射跃迁几率较大，降低了稀土离子的上转换发光。对于氯化物材料体系，主要是掺杂稀土离子的重金属卤化物，其较低的振动能降低了多声子弛豫过程的影响，增强了交叉弛豫过程，提高了上转换效率。但由于大部分氯化物体系易于吸湿，所以它们的研究进展比较缓慢。

最近几十年来，人们对铝酸锶基质研究最多的是其在下转换长余辉发光领域的应用价值。其中最受关注的是铕、镝共掺铝酸锶材料体系，由于它具有量子效率高、余辉时间长(可达24小时以上)、激发带宽、无放射性、化学稳定性和绿色环保等优异特性，使其在应急照明、标识以及显示等多个领域得到了广泛应用。而有关以铝酸锶为基质的上转换发光材料的报道甚少，仅有的一篇为N.Rakov等人在Appl.Phys.B，2010，98，435-438上报道了用燃烧法制备的铒、镱共掺铝酸锶基质的上转换发光现象，但其绿光波段的发光峰不是单一发光峰。根据调研，其他稀土离子掺杂的铝酸锶基上转换发光材料至今尚未见报道。

本发明提供一种铝酸锶基上转换发光材料及其制备方法。本发明中所选用材料的化学通式为Sr_1-x-y-zA_xM_yR_zAl₂O₄。A为一价碱金属离子Li⁺、Na⁺和K⁺的一种或多种，0≤x≤0.40；M选自Ho³⁺、Tm³⁺离子中的一种或多种，0.0005≤y≤0.10；R选自La³⁺、Lu³⁺、Gd³⁺、Y³⁺、Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺和Yb³⁺一种或多种，0≤z≤0.30。其中A，M和R所代表的元素按化学计量比存在于单斜铝酸锶晶格中，化学结构稳定，并且这种材料该方制备法具有相对简单的工艺，易于大批量生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种红外光激发的铝酸锶基上转换发光材料及制备方法，以克服现有技术的不足。