[发明专利]一种稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料及其制备方法和应用，该荧光材料的化学组成通式为(Tbsubgt;X/subgt;Gdsubgt;Y/subgt;Gasubgt;1‑X‑Y/subgt;)subgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;，其中，X的取值范围为0.01≤X≤0.05，Y的取值范围为0.01≤Y≤0.10。其制备方法为先分别配置一定浓度的硝酸铽、硝酸钆和硝酸镓水溶液，再按化学组成通式所对应的化学计量比分别量取相应溶液并混合均匀，并滴加氨水调节溶液pH值，然后将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行水热反应，反应结束后对产物进行离心、洗涤、干燥及退火，即可得到稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料。本申请的制备方法较为简单，所制备的荧光材料可在365nm紫外光激发下发射543nm的绿光，发光强度远远高于稀土铽掺杂氧化镓荧光材料，可广泛应用于发光领域。

技术领域

本申请涉及稀土掺杂生产技术领域，特别涉及一种稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

稀土离子具有丰富的能级结构，发光范围覆盖从紫外到可见光再到近红外的所有波段。其中，铽(III)离子被有效激发后，发生5D⁴→7F⁵的跃迁，可以发出波长为543nm附近的绿光，常被用作绿色发光材料的激活剂。

由于氧化镓独特的优势，如特别宽的带隙(～4.9eV)、高击穿场强、低能量损耗、高热稳定性和化学稳定性，因此是一种良好的稀土掺杂基体。

目前，已经可以通过水热法和退火制备稀土铽掺杂氧化镓荧光材料，但是当稀土铽掺杂浓度较低时，铽离子发光强度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料及其制备方法和应用。

本申请提供一种稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：获取Tb³⁺溶液、Gd³⁺溶液和Ga³⁺溶液，将三者混合均匀得到混合溶液；

S2：往所述混合溶液中加入氨水调节pH值为碱性，得到前驱溶液；

S3：将所述前驱溶液密封进行水热反应，将反应产物进行离心、洗涤、干燥及退火后得到所述稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料；

其中，所述稀土铽和稀土钆共掺氧化镓荧光材料的化学通式为(Tb_XGd_YGa_1-X-Y)₂O₃，其中，0.01≤X≤0.05，0.01≤Y≤0.10。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S1中，所述Tb³⁺溶液为硝酸铽溶液，所述硝酸铽溶液的溶质为硝酸铽六水合物，溶剂为去离子水；所述Gd³⁺溶液为硝酸钆溶液，所述硝酸钆溶液的溶质为硝酸钆六水合物，溶剂为去离子水；所述Ga³⁺溶液为硝酸镓溶液，所述硝酸镓溶液的溶质为硝酸镓九水合物，溶剂为去离子水。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述pH值为8～9。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述氨水为浓氨水。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S3中，所述水热反应的温度为160～200℃，时间为12～24h。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S3中，所述离心的离心速率为3600～6000r/min，时间为5～10min；所述洗涤包括：使用丙酮和乙醇分别清洗2～3次；所述洗涤包括：使用丙酮和乙醇分别清洗2～3次；所述干燥的干燥温度设置为80～90℃，干燥时间设置为8～12h。