[发明专利]一种Er3+，Yb3+共掺NaYF4荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土掺杂发光材料制备技术领域，具体涉及一种Er³⁺，Yb³⁺共掺NaYF₄荧光粉的制备方法。

背景技术

上转换发光材料是一种可以将近红外光转换成可见光的发光材料。而掺杂稀土离子的NaYF₄以其高效的发光性能被广泛应用于生物医药、防伪标识、光致发光器件等领域。若要得到多种发光颜色的上转换荧光粉，往往需要准备不同化学成分的物质。随着荧光粉制备技术的日趋成熟，有效简便地制备出不同晶相、不同发光颜色的荧光粉能够为生产上的应用带来极大的便利。目前，制备稀土离子掺杂的NaYF₄的方法主要包括以下几个：（1）水热法。中国专利CN103112882A中公布了一种具有靶向性近红外NaYF₄上转换纳米晶的制备方法，首先制备硬脂酸盐前驱体，通过水热反应将生物靶向分子引入到上转换纳米晶的合成过程中，提供了一种形貌规则、亲水性靶向性绿色上转换纳米晶的合成方法。该方法工艺简单，但为了提高产物的结晶度，往往需要延长生产周期，且合成的上转换纳米晶物相和发光颜色单一，用途范围较窄，不利于工业化大规模生产。（2）溶剂热法，其是在水热法的基础上发展起来的一种新的材料制备方法。中国专利CN102382654A公布了一种以NaYF₄为基质，掺杂Er³⁺、Yb³⁺离子的上转换荧光纳米晶的制备方法，该方法利用溶剂热法制备出了单一纯六方相的NaYF₄:Yb³⁺, Er³⁺纳米颗粒，虽然其样品的发光性能良好，但反应周期长，发光颜色单一，不易通过改变工艺参数而得到不同发光颜色的样品。除此之外，沉淀法、高温固相法也常被用于合成稀土离子掺杂的NaYF₄纳米晶，但合成的荧光粉晶相和发光颜色都较单一。本发明采用溶胶-凝胶法，通过改变热处理温度、时间等工艺参数可控合成了不同晶相组合、多种发光颜色的Er³⁺，Yb³⁺共掺NaYF₄上转换荧光粉，扩大了其应用范围，工艺简单，可规模化生产。

技术方案

本发明的目的在于提供一种Er³⁺，Yb³⁺共掺NaYF₄荧光粉晶相可控合成的制备方法。该方法通过改变工艺参数，即能够实现不同晶相、不同发光颜色的上转换荧光粉的可控合成，操作简便，易于实现，有利于工业化生产。

为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种Er³⁺，Yb³⁺共掺NaYF₄荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）按摩尔比计：Na⁺:Y³⁺:Yb³⁺:Er³⁺=1:1-x-y:x:y，0.17≤x≤0.25，0.01≤y≤0.04，称取乙酸钇、乙酸镱、乙酸铒和氢氧化钠；

（2）将乙酸钇、乙酸镱、乙酸铒和氢氧化钠，以及三氟乙酸加入溶剂中，搅拌1~24小时后得透明溶胶A；

（3）将溶胶A转移至耐高温坩埚中，并置于烘箱中干燥1~24h，得到胶态物质B；

（4）将胶态物质B置于高温炉中，将炉温按1~10℃/min.的升温速率从室温升至300℃~800℃后，保温0.5~5h，随炉冷却至室温后取出，根据热处理温度的不同，研磨可得到不同晶相组合、多种发光颜色的Er³⁺，Yb³⁺共掺上转换荧光粉；组合一：Er³⁺，Yb³⁺共掺的YF₃、六方相NaYF₄、四方相NaYF₄三相的混合（热处理温度为300℃以上，600℃以下），组合二：Er³⁺，Yb³⁺共掺的六方相NaYF₄与四方相NaYF₄混合（热处理温度为600℃以上，700℃以下），组合三：Er³⁺，Yb³⁺共掺的纯四方相NaYF₄上转换荧光粉（热处理温度为700℃~800℃）。

优选地，步骤（1）中0.17≤x≤0.19，0.01≤y≤0.03，且x+y=0.2。