[发明专利]一种镁铒镱三掺铌酸钠及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种镁铒镱三掺铌酸钠及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：将铒源、镱源、铌源、镁源和钠源溶解于溶剂中到混合溶液；所述溶剂为水和乙二醇的混合溶剂；S2：所述混合溶液于260~270℃下反应24~48h，过滤，干燥后得固体粉末；S3：将所述固体粉末于900~1050℃下煅烧0.5~2h，即得到镁铒镱三掺铌酸钠。本发明提供的制备方法是溶剂热法，其制备过程简单；本发明中，在980nm激光激发下，镁铒镱三掺铌酸钠中，铒离子（Er³⁺）为稀土发光中心；铒离子（Er³⁺）为稀土发光中心；镱离子（Er³⁺）为敏化离子；金属镁离子（Mg²⁺）用于提高上转换发光效率。

技术领域

本发明属于光学材料技术领域，具体涉及一种镁铒镱三掺铌酸钠及其制备方法和应用。

背景技术

上转换发光材料能把近红外的光转换成可见光，即把长波长的光转换成短波长的光，这与斯托克斯效应相反。上转换发光材料应用于照明、生物医学成像、显示、光催化和传感器等领域，但是却因为其转换效率低而阻碍了其在各个领域的发展。研究表明，通过某些半径较小离子的掺杂可改变稀土离子周围晶体场局域环境和对称性，调节稀土离子能级寿命，从而提高上转换荧光效率，其中掺杂离子扮演非本征缺陷的角色。过渡金属镁离子（Mg²⁺）具有小的离子半径（0.66 Å），其具有对稀土离子周围晶体场环境起到积极的调节作用，另外，Mg²⁺离子裸露的d轨道可能与稀土离子f轨道相互作用，对上转换荧光的输出具有明显的调节作用。本发明选择铌酸钠做为稀土离子上转换发光的基质材料，这是因为铌酸钠是一种少见的多功能材料，集压电、铁电和非线性性能于一体，结合稀土离子的上转换光学性能，有望进一步开发其应用范围，在小型化、集成化方面做出重要突破。

因此，开发一种上转换发光强度高的镁铒镱三掺铌酸钠具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中上转换材料上转换发光强度低的缺陷和不足，提供一种镁铒镱三掺铌酸钠的制备方法。本发明提供的制备方法是溶剂热法，其制备过程简单；镁离子可以有效的提高铒和镱三掺杂铌酸钠上转换材料的荧光发光强度。

本发明的另一目的在于提供一种镁铒镱三掺铌酸钠。

本发明的另一目的在于提供上述镁铒镱三掺铌酸钠在生物医学成像、显示、照明或温度传感中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种镁铒镱三掺铌酸钠的制备方法，包括如下步骤：

S1：将铒源、镱源、铌源、镁源和钠源溶解于溶剂中到混合溶液；所述铒源、镱源、铌源、镁源和钠源的摩尔比为1~1.223:2.039~3.6:64.89~67.12:0~132.4:1986；所述溶剂为水和乙二醇的混合溶剂，所述水和乙二醇的体积比为1:1~4；

S2：所述混合溶液于26~270℃下反应24~48h，过滤，干燥后得固体粉末；

S3：将所述固体粉末于900~1050℃下煅烧0.5~2h，即得到镁铒镱三掺铌酸钠。

本发明采用溶剂热法制备镁铒镱三掺铌酸钠，选择特定配比的水和乙二醇混合溶剂做为反应溶剂，得到尺寸大小为2μm以内的颗粒；在980nm激光激发下，镁铒镱三掺铌酸钠中，铒离子（Er³⁺）为稀土发光中心；铒离子（Er³⁺）为稀土发光中心；镱离子（Er³⁺）为敏化离子；金属镁离子（Mg²⁺）用于提高上转换发光效率。同铒镱双掺杂铌酸钠相比，过渡金属Mg²⁺离子可以有效的提高上转换发刚强度。这是因为，镁离子半径较小，容易掺入基质晶格中，加剧扭曲稀土离子周围局部对称性，有利于镁铒镱三掺铌酸钠发射出强的上转换荧光。