[发明专利]一种铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及荧光粉领域，尤其涉及一种铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

OLED的全称Organic Light Emitting Diode，即有机发光二极管。它有很多的优势，如组件结构简单、生产成本低、具有自发光的特性，加上OLED的反应时间短，以及可弯曲的特性，让它的应用范围极广。但由于目前稳定高效的OLED蓝光材料比较缺乏，使得白光OLED器件及光源行业的发展受到极大的限制。

上转换荧光材料能够在长波（如红外）辐射激发下发射出可见光，甚至紫外光，在光纤通讯技术、纤维放大器、三维立体显示、生物分子荧光标识、红外辐射探测等领域具有广泛的应用前景。但是，可由红外，红绿光等长波辐射激发出蓝光发射的铥掺杂钪硼酸盐上转换发光材料，仍未见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉可以实现由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光，可弥补目前发光材料中蓝光材料的不足；本发明提供的铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉的制备方法简单，能耗小且无工业三废，生产成本低，可推广应用；本发明还提供了该铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉在制备有机电致发光器件中的应用。

第一方面，本发明提供了一种铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉，所述铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉的化学通式为RSc₂BO₅：xTm³⁺，其中，RSc₂BO₅为基质，Tm³⁺为激活元素，R为Li，Na，K，Rb或Cs，x的取值范围为0.01～0.08。

优选地，所述x的取值为0.04。

本发明提供的铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉，以RSc₂BO₅为基质，Tm³⁺为掺杂离子；其中，稀土离子Tm³⁺具有丰富的能级和窄的发射谱线，由于受4f能级外层电子的屏蔽作用，Tm³⁺的能级寿命较长,很适合作为上转换发射中心，作为材料的发光中心，受激发后Tm³⁺发生¹G₄→³H₆跃迁，发出475nm的蓝光发射峰。

另一方面，RSc₂BO₅基质材料不仅具有较高的热稳定性及光学透明性，还具有较低的声子能量和更宽的禁带宽度，能降低稀土离子的无辐射跃迁几率，进一步提高Tm³⁺的上转换发光效率和发光强度，与普通LiB₃O₅基质相比，RSc₂BO₅基质具有更宽的长波吸收范围，可以使更多的红光转换成蓝光，实现较高的上转换效率。

第二方面，本发明提供了一种铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）按1：2：1：0.01～0.08的摩尔比分别称取碳酸盐、三氧化二钪、三氧化二硼和三氧化二铥粉体；

（2）将（1）所得粉体进行混合并研磨20～60分钟，得到混合均匀的粉体前躯体；

（3）将（2）所得混合均匀的粉体前躯体置入煅烧装置中，于900～1400℃下煅烧0.5～5h，然后降温至600～800℃，并在此温度下保温0.5～3小时后冷却至室温，获得块状产物；

（4）将（3）所得块状产物进行粉碎后得到所述铥掺杂钪硼酸盐上转换荧光粉，其化学通式为RSc₂BO₅：xTm³⁺，其中，R为Li，Na，K，Rb或Cs，x的取值范围为0.01～0.08。

优选地，所述步骤（1）中，所述碳酸盐（R₂CO₃）、三氧化二钪（Sc₂O₃）、三氧化二硼（B₂O₃）和三氧化二铥（Tm₂O₃）粉体的摩尔比为1：2：1：0.01：0.04。

优选地，所述步骤（1）中，所述R₂CO₃，Sc₂O₃，B₂O₃和Tm₂O₃粉体的纯度为99.9%。