[发明专利]一种上转换发光透明陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种上转换发光透明陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

上转换发光材料是一种在红外光激发下能发出可见光的发光材料，可用于发光二极管、固体基质和高灵敏度的生物分子荧光标记材料等。自从1964年发现上转换发光现象以来人们对此开展了广泛的研究，但大都在单晶或玻璃体系中。由于单晶生长条件苛刻，玻璃的化学稳定性和机械强度差，而陶瓷具有稳定性好、能批量生产、成本低等特点，因此对陶瓷体系的上转换发光材料的研究引起了广泛的关注，例如J.A.Capobianco等人(Chem.Mater，14，2002，2915-2921)报道了Y₂O₃:Ho³⁺的上转换发光现象，ParasN，Prasad等人(J.Phys.Chem.B，106，2002，1909-1912)报道了ZrO₂掺杂Er³⁺纳米晶的上转换发光。

稀土是一个巨大的光学材料宝库，如果能够寻求更多的掺杂稀土离子用于上转换材料中，应该能够发掘出更多的光学材料。当前寻求新的发光机制，提高发光效率，选择更合适的基质材料仍然是今后工作中的难点和重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种上转换发光透明陶瓷材料及其制备方法，为本领域增添一类新产品，以满足上转换发光材料的应用要求。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种上转换发光透明陶瓷材料，其特征在于：以铪酸镧钇(化学式为La_0.8Y_1.2Hf₂O₇)为基质，以三价镱为敏化离子，共掺杂三价铒或三价铥。

作为进一步优选方案，所述的上转换发光透明陶瓷材料的组成通式为：Er_xYb_y(La_0.8Y_1.2)_2-x-yHf₂O₇，其中：0＜x≤0.2，0＜y≤0.2。

作为进一步优选方案，所述的上转换发光透明陶瓷材料的组成通式为Tm_xYb_y(La_0.8Y_1.2)_2-x-yHf₂O₇，其中：0＜x≤0.05，0＜y≤0.1。

一种所述的上转换发光透明陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

a)采用固相法制备陶瓷粉体；

b)采用干压结合冷等静压成型工艺制备陶瓷素坯；

c)进行烧结，然后随炉冷却；

d)进行退火热处理。

作为进一步优选方案，采用固相法制备陶瓷粉体的步骤如下：按照组成通式称取化学计量比的HfO₂、Y₂O₃、La₂O₃、Yb₂O₃和A₂O₃，进行球磨，然后干燥、过筛，即得陶瓷粉体，其中：A₂O₃为Er₂O₃或Tm₂O₃。

作为更进一步优选方案，所述球磨以无水乙醇为介质，以高纯氧化锆为磨球，球磨时间为12～20小时。

作为更进一步优选方案，所述干燥条件为：在70～100℃干燥5～10小时。

作为更进一步优选方案，所述过筛为过200目筛。

作为进一步优选方案，采用干压结合冷等静压成型工艺制备陶瓷素坯的步骤如下：将粉体先在5～20MPa下干压成型为素坯，再将所得素坯在180～230MPa进行冷等静压处理。

作为更进一步优选方案，所述干压成型和冷等静压处理均在室温下进行。

作为更进一步优选方案，所述冷等静压处理的时间为1～3分钟。

作为进一步优选方案，所述烧结的步骤如下：将制得的陶瓷素坯先在800～1100℃预烧2～4小时，然后在真空或氢气气氛下于1800～2000℃烧结4～10小时。

作为更进一步优选方案，所述真空条件为真空度≤5.0×10^-3Pa。