[发明专利]一种稀土离子对共掺K3

说明书

本发明公开了一种稀土离子对共掺K₃Y(PO₄)₂上转换发光材料及其制备方法，以K₃Y(PO₄)₂为基质材料，掺杂Yb³⁺、Tm³⁺/Ho³⁺离子对，采用固相法合成KYP:Yb³⁺‑Tm³⁺和KYP:Yb³⁺‑Ho³⁺，操作简单，对设备的要求极低，生产成本低，且合成的上转发光材料性能稳定，探温灵敏度高，在光电子学、激光技术等领域具有广泛的应用前景。

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Yb³⁺、Tm³⁺/Ho³⁺共掺K₃Y(PO₄)₂上转换发光材料及其制备方法。

技术背景

在科学、工业、军事等众多领域，温度是最重要的参数之一，而对其进行精确的测量和标定是本技术领域重点研究工作。传统的温度探测传感器基于液体或金属的热胀冷缩原理进行测定，但其一般必须接触待测材料本体，无法实现对亚微米乃至纳米尺度的温度测量、生物体内细胞的温度探测以及腐蚀环境的测温；为解决这一技术问题，本领域技术人员提出了一种非接触性探温方法，研究最多的是借助稀土离子掺杂的上转换发光材料，根据其不同上转换发射峰强度比值随温度变化的关系，以此完成环境温度的探测。

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，通常包括激活剂、敏化剂和基质，Er³⁺、Tm³⁺等离子具有丰富的能级，且部分能级寿命较长，是目前研究较多的上转换材料的激活剂，Er³⁺、Tm³⁺离子为激活剂的上转换材料通常采用镱离子Yb³⁺为敏化剂，对于上转换材料中的基质，具有高效发光的荧光粉一般以声子能量小的氟化物为基质，如NaYF₄，是目前上转换发光效率最高的基质材料，掺杂Yb³⁺-Er³⁺等各类离子对后合成上转换发光材料，如NaYF₄:Er³⁺-Yb³⁺；但氟化物本身的物理化学性质很不稳定，且对于氧气的表面接触很敏感，容易受到污染变质而影响后续的发光性能；此外，氟化物材料在制备的过程中使用的氟源有很强的腐蚀性和挥发性，易造成造成环境污染，且合成温度较高。

与氟化物相比，氧化物基质材料具有高的物理化学稳定性，制作工艺简便，易合成，且制备过程中无污染物产生，如SrWO₄、BaMoO₄等，但目前开发的该类发光材料，如BaMoO₄:Er³⁺-Yb³⁺、SrWO₄:Er³⁺-Yb³⁺等，探温灵敏度相比于NaYF₄:Er³⁺-Yb³⁺较低，且材料发光颜色也较少。

因此，研制一种探温灵敏度高的上转换发光材料，且合成工艺简单环保，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容