[发明专利]一种红绿比大幅提高的上转换荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红绿比大幅提高的上转换荧光粉及其制备方法。本发明一种红绿比大幅提高的上转换荧光粉，其化学式表示为NaLuF₄:20%Yb/1%Tm/xEr，其中，x=10~20%。实验结果表明，高掺Er离子、同时低掺Tm离子能够大幅提高六方相NaLuF₄上转换荧光粉的红绿比，这为设计和开发更多的具有红绿比大幅提高的稀土掺杂上转换发光材料提供一种思路。所述上转换荧光粉的制备工艺简便，易于操作，设备成本低，容易大批量生产。亦可将此方法中的某些技术参数推广到其它制备方法，所得材料红绿比大幅提高，在生物成像、LED、器件显示等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体地，涉及一种红绿比大幅提高的上转换荧光粉及其制备方法。

背景技术

上转换发光又称为反斯托克斯发光，是指将两个或多个低能光子转换成一个高能光子的现象。稀土掺杂上转换发光材料由于具有低毒性、稳定性强、抗光漂白、寿命强、发射光谱可调控等特性，在固态激光器、生物医疗诊断、器件显示、防伪等领域具有广泛的应用前景。可见光范围内的红光波段（600-700 nm）由于能够很好地渗透生物组织，因此，该波段被称为“生物光学窗口”。然而，目前上转换发光材料所发出的可见光单色性不高，特别是难以得到高纯度的红光，这在很大程度上制约了其在生物领域的实际应用。目前已有方法用于提高上转换荧光材料的红绿比，例如在材料中掺入2价锰离子或3价铈离子，或高掺Er离子。但是，这些方法所得到的红光的单色性有限。因此，如何有效地提高上转换发光材料的红绿比，以便得到高纯度的红光，成为了一项重大的挑战。近年来，六方相NaLuF₄被证明是一种高效的上转换基质材料，受到了广泛的关注。Er离子和Tm离子是优异的上转换激活剂。一般情况下，Er离子的浓度越高，Er离子之间的交叉弛豫会明显增强，从而导致上转换发光材料红绿比的增大。然而，这种单独高掺Er离子的方法对提高材料的红绿比十分有限，而且很容易引起浓度猝灭效应。在目前的上转换发光材料中，只见低掺Er离子、同时低掺Tm离子，以此获得白光或调节上转换发光的报道。而高掺Er离子、同时低掺Tm离子，以此大幅度提高材料的红绿比的研究还未见报道。因此，制备出高掺Er离子、同时低掺Tm离子的上转换荧光材料具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种红绿比大幅提高的上转换荧光粉，为设计和开发更多的具有红绿比大幅提高的稀土掺杂上转换发光材料提供一种思路。

本发明的另一目的在于提供上述上转换荧光粉的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。

一种红绿比大幅提高的上转换荧光粉，其化学式表示为NaLuF₄:20%Yb/1%Tm/xEr，其中，x=10~20%。

实验结果表明，高掺Er离子、同时低掺Tm离子能够大幅提高六方相NaLuF₄上转换荧光粉的红绿比。

优选地，所述x=20%。当x=20%时，该上转换荧光粉的红绿比率比x=0时晶体的红绿比率大19倍。

一种所述上转换荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

S1. 将2 mol·L^-1柠檬酸溶液、4 mol·L^-1氢氧化钠溶液与去离子水混合，混匀后，依次加入1 mol·L^-1硝酸镥、0.5 mol·L^-1硝酸镱、0.1 mol·L^-1硝酸铒、0.1 mol·L^-1硝酸铥溶液，混匀后，添加1 mol·L^-1氟化钠溶液，并加入相应的去离子水，混匀后形成乳白色浑浊液；

S2. 将浑浊液在200℃进行水热反应10h；