[发明专利]Er3+/Yb3+共掺杂氟铝酸钙绿色上转换发光材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机发光材料技术领域，具体涉及近红外光激发的Er³⁺/Yb³⁺共掺杂氟铝酸钙绿色上转换发光材料及其制备方法。本发明采用高温固相法制备Er³⁺/Yb³⁺共掺杂氟铝酸钙，将高纯Er₂O₃、Yb₂O₃、Al₂O₃、CaF₂和CaCO₃原料按比例混合均匀后，烧结得到Er³⁺/Yb³⁺共掺杂氟铝酸钙发光材料。该发光材料在980纳米近红外光激发下发射位于550纳米左右的绿光，且上转换发光效率较高；本发明涉及的发光材料的稳定性好，对环境友好，成本低，可广泛应用于三维立体显示、生物分子荧光标记探针、光纤放大器等领域；本发明的制备方法易于操作和工业化生产，生产成本低。

技术领域

本发明属于无机发光材料技术领域，具体涉及Er³⁺/Yb³⁺共掺杂一种氟铝酸钙绿色上转换发光材料及其制备方法。

背景技术

稀土离子掺杂的上转换发光材料把人眼不可见的近红外光转换成人们可以看到的可见光，斯托克斯位移大，不受背景光的干扰，可广泛应用于三维显示、激光防伪、生物成像、生物检测、药物载体和新型癌症光动力学治疗等方面。目前大多数高效率上转换发光材料都采用声子能量低的氟化物、硫化物和卤化物等基质，但是这些基质的热稳定性较差，易潮解，且不耐辐射，制备工艺也复杂，从而在一定程度上限制了上转换发光材料在很多特殊领域的推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明目的是制备一种稳定性好且能够实现近红外光激发的氟铝酸钙绿色上转换发光荧材料，该发光材料在近红外光激发下发出窄带绿光，可以克服氟化物热稳定性差的缺陷，有利于扩展上转换发光材料的应用领域。

在可见光范围内，Er³⁺离子有²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁(530nm和550nm附近)产生的绿光和⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁(660nm附近)产生的红光两个发射带。通过改变Yb³⁺离子的掺杂浓度可调整绿光与红光的上转换发射强度，可得到不同红绿比的发射。

本发明采用宽带隙氟铝酸钙作为掺杂的基质材料。由于其具有良好的化学稳定性及温度稳定性，且其禁带宽度大兼具氧化物的优良稳定性和氟化物的低声子能量，很适合做发光材料的基质。

本发明采用高温固相法制备。本发明制备方法的具体步骤如下：

(1)根据化学计量比分别称量高纯Er₂O₃、Yb₂O₃、Al₂O₃、CaF₂和CaCO₃原料，置于玛瑙研钵中，用无水乙醇做分散剂研磨，研磨是原料充分混合后烘干；

(2)将烘干后的原料在800-900℃预烧1-3小时，再研磨1-2小时；

(3)将混合充分的原料在空气气氛下1150-1300℃煅烧6-10小时；

(4)研磨后，获得近红外光激发的Er³⁺/Yb³⁺共掺杂的氟铝酸钙上转换发光材料(Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂:Er,Yb)

本发明的有益效果是：