[发明专利]一种相变诱导上转换绿光近零热猝灭荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种相变诱导上转换绿光近零热猝灭荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域，荧光粉的化学通式为α‑Basubgt;3/subgt;Gdsubgt;1‑x‑/subgt;subgt;y/subgt;Ybsubgt;x/subgt;Ersubgt;y/subgt;Alsubgt;2/subgt;Osubgt;7.5/subgt;，其中，0x≤0.5，0y≤0.05，通过先按元素比例称取各原料，混合后压制成圆片，在高温马弗炉中1500℃保温300min后，以5～10℃/min的速率降至不低于350℃，之后采用干冰在5～10min内快速降至室温，进而制备得到。本发明提出的荧光粉在980nm近红外光激发下，具有优异的上转换荧光特性，随着环境温度的升高，荧光粉的物相从α相逐渐转变为β相，绿光发射在一定温度范围内保持热稳定，呈现近零热猝灭特性。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种相变诱导上转换绿光近零热猝灭荧光粉及其制备方法。

背景技术

稀土离子的发光现象最早于1909年，Urbian在氧化钆掺杂Eu³⁺离子的材料中观察到了高效的光致发光；1959年，Bloembergen使用960nm近红外光照射ZnS时，发现材料可以发出绿光，这一研究开启了上转换发光的大门；1966年，Auzel首次提出使用Yb³⁺离子敏化Er³⁺、Tm³⁺离子，显著提升了稀土离子发光效率，由此正式提出“上转换发光”的概念。

上转换发光是指材料连续吸收两个及以上低能光子后发射出一个高能量光子的过程，也称为反斯托克斯荧光过程。该类材料一般由基质、激活剂、敏化剂三部分组成。基质为稀土离子提供合适的晶体场环境；激活剂为发光中心；敏化剂具有较大吸收截面，能有效吸收激发光，并通过共振能量传递的方式将能量传递给激活剂，实现高效上转换发光。近年来，稀土离子掺杂上转换荧光材料由于其荧光寿命长，发光强度高，吸收和发射带窄等优点，在荧光防伪、温度传感、3D显示、固态照明、太阳能电池等领域具有远大的应用前景。

目前，大多数上转换发光材料随着环境温度的升高，由于温度诱导多声子辅助非辐射驰豫的概率增加，从而导致荧光明显减弱，即发生热猝灭现象，该现象限制了材料在各个领域高温下的应用。因此，材料的荧光在高温下保持甚至增强能极大地推动其在高新技术领域的应用。根据现有的研究，上转换荧光反常热增强的机制主要有三种：晶格具有负热膨胀特性导致其荧光热增强、高温诱导基质声子参与导致荧光热增强、高温消除纳米粒子表面不利发光因素导致荧光热增强。本发明提出了一种新型上转换荧光反常热增强的机制，并为固态照明、3D成像、温度传感等领域提供了一种新的材料。

发明内容

本发明针对上转换发光材料普遍存在荧光热猝灭的问题，提出了一种相变诱导上转换绿光近零热猝灭荧光粉及其制备方法，随着温度的升高，荧光粉的绿光波段(510～580nm)具有优异的热稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种相变诱导上转换绿光近零热猝灭荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学通式为α-Ba₃Gd_1-x-yYb_xEr_yAl₂O_7.5，其中，0x≤0.5，0y≤0.05。

本发明提供了上述相变诱导上转换绿光近零热猝灭荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按元素Ba、Gd、Yb、Er、Al的摩尔比为3：(1-x-y)：x：y：2的比例称取碳酸钡、氧化钆、氧化镱、氧化铒、氢氧化铝作为原料；其中，0x≤0.5，0y≤0.05；

步骤二：将步骤一中称取的所有原料倒入烧杯，加入无水乙醇，搅拌均匀后，得到悬浊液；

步骤三：将悬浊液静置后，干燥，使无水乙醇完全挥发，得到混合原料；

步骤四：将混合原料压制成若干圆片；