[发明专利]高强紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于高强度紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料的制备方法，首先以稀土氧化物为原料制备高强紫外发射的上转换荧光粉，再将制得的荧光粉与TiO₂复合制得包裹TiO₂的高强紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料。本发明制备的基于高强度紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料，利用上转换材料吸收近红外光转换发出强紫外光，然后激发TiO₂并产生催化活性实现对近红外光的利用，拓宽光催化对太阳光谱的响应范围，具有高度分散，无毒无害，符合环境友好要求。该材料用水热法制备，其制备工艺简单易操作，在一定程度上降低了成本，特别适用于批量生产，本发明可应用于光催化环境治理领域。

技术领域

本发明属于上转换发光材料、光催化材料技术领域，具体涉及一种高强紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料的制备方法。

背景技术

TiO₂由于其在紫外光下的强氧化能力，且具有热稳定性和化学稳定性好、生物相容性、环境友好、成本低、使用寿命长等优点，广泛应用于降解有机和无机污染物，是一种非常有应用前景的光催化剂材料。然而由于TiO₂禁带宽度约为3.22eV，只能吸收波长小于387nm的紫外光，这使得太阳光能量的利用率不到5%，导致光转化效率低，工业化应用大受限制。

上转换发光材料是一种能吸收多个低能量光子而发射高能量光子的材料，即吸收光的波长大于发射光波长。目前的研究中大部分局限于20%Yb³⁺/RE³⁺共掺的上转换发光材料与TiO₂复合，但20%Yb³⁺/RE³⁺共掺的上转换发光材料其紫外光发射强度普遍较低，虽然可将可见光或红外光转换为紫外光再激发TiO₂，但TiO₂对可见光和红外光的利用率仍然较低，很大程度上限制了TiO₂在光催化方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种基于高强度紫外发射的Yb³⁺/Tm³⁺共掺LiYF₄复合光催化材料的制备方法，利用上转换材料的特性，将太阳光中的近红外光转换成能被TiO₂吸收利用的紫外光。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料的制备方法，具体包括以下步骤：

1）高强紫外发射的上转换荧光粉的制备：

将稀土原料Yb₂O₃、Y₂O₃和Tm₂O₃在磁力搅拌并加热的条件下一同均匀分散在去离子水中，然后滴加酸，使得稀土原料完全溶解，得到透明溶液；将得到的透明溶液按照一定摩尔比滴加到一定体积的水溶液中剧烈搅拌，其中，Yb³⁺的摩尔百分比为30~90%，Tm³⁺的摩尔百分比为0.1-2%；最后加入氢氧化锂和氟化氢氨的混合液，将pH值调至中性，在室温下搅拌20~30min制得白色悬浮液；将制得的白色悬浮液转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，升温至160~240℃，保温16~48h，待冷却至室温后取出，过滤或离心后，将所得沉淀用乙醇和去离子水反复洗涤3~5次并在60℃烘干，制得高强紫外发射的Yb³⁺/Tm³⁺共掺上转换LiYF₄荧光粉；

2）包裹TiO₂的高强紫外发射的上转换荧光粉复合光催化材料的制备：