[发明专利]红外上转化稀土发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外上转换荧光粉及其制备方法，更确切的说，是一种980nm红外光激发下发射明亮的肉眼可见的绿光的上转换荧光粉及其制备方法。

背景技术

红外上转换发光材料是一种将红外光转化为可见光的材料。其特点是发射的光子能量大于吸收的光子能量。红外上转换发光材料在夜视系统材料、红外量子计算器、发光二极管、三维立体显示、生物荧光标记材料、防伪等方面有广泛的应用前景。目前使用的红外上转换发光材料主要是稀土离子激活的稀土氟化物、稀土金属和碱土金属的复合氟化物，它们的声子能量低，减少了无辐射跃迁的损失，因此具有较高的上转换效率。在氟化物上转换发光材料中，NaYF₄:Yb，Er由于其发光效率高，稳定性好而被广泛的应用。

上转换发光材料的主要制备方法有高温固相法、水热法、沉淀法。

高温固相法制备NaYF₄:Yb，Er是通过稀土氟化物与氟硅酸钠反应，在惰性气体保护下进行的。由于稀土氟化物制备工艺复杂且其和氟硅酸钠在反应的过程中产生大量四氟化硅有毒气体从而造成环境污染，因此，改进其制备方法一直是人们研究的方向。

其中：水热法因其合成温度低，条件温和而受到广泛关注。

CN101195747A公开了一种在180～220℃的水热条件下制备红色上转换荧光粉NaY_1-x-y-z(Yb_xHo_yCe_z)F₄的方法，由于制备过程中反应是在高压下进行，周期较长，而且制备出的发光材料的发光效率较低，因此，该方法不适用于规模化工业生产。

CN101260561A公布了一种在近红外光激发的上转换氟化物晶体的水热生长方法，通过加入络合剂分散并包覆，得到六方相的NaYF₄基质晶体。由于这种制备方法中添加了络合剂，成本较高，因此不利于工业生产。

沉淀法因其方便、节时、制备的样品纯度高等优点成为发光材料制备中常用的方法。

CN101289616A公布了一种以丙三醇为溶剂制备水溶性上转换NaYF₄:Er³⁺，Yb³⁺纳米晶的方法，将NaF、EDTA以及Er(NO₃)₃、Yb(NO₃)₃、Y(NO₃)₃的丙三醇溶液混合，在200～297℃反应1～3h，其产物干燥后用980nm红外光激发时，肉眼可见明亮上转换荧光。这种制备方法使用了有机溶剂及络合剂，成本较高。

CN101020824A公开了一种红外光激发的复合氟化物上转换发光材料及其制备方法，化学组成式为NaY_1-x-yYb_xRe_yF₄，其中0.05≤x≤0.3，0.001≤y≤0.1，Re为Er或Tm。以NaF为沉淀剂，与稀土盐溶液在水溶液中生成NaY_1-x-yYb_xRe_yF₄，然后在保护气氛中于500～700℃处理1～10小时，冷却即得到所述发光材料。由于NaF在水中的溶解度比较小，导致这种制备方法生产过程中产生大量的废水。而且该方法用的钠离子是大量过量的，对产物的物相纯度不利，产物的X衍射图谱出现散乱的背景杂质峰，导致产物的发光强度仍然偏低。

由上可见，现有的红外上转换荧光粉的制备技术，条件比较苛刻，在制备过程中添加有机溶剂或络合剂，成本较高，不适用于工业生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外上转化稀土发光材料及其制备方法，以克服现有技术存在的生产条件苛刻、成本高等缺陷。

本发明所述的红外上转化稀土发光材料，为一种在980nm红外光激发下发出明亮的肉眼可见的绿光的上转换荧光粉；

所述红外上转化稀土发光材料的体系为NaY_1-x-yYb_xEr_yF₄；

其中：0.1≤x≤0.25，0.01≤y≤0.08。

本发明的红外上转化稀土发光材料的制备方法，包括如下步骤：

1)球磨

将钇、镱、铒的氧化物、氢氧化物或碳酸盐化合物混合后，加入水，球磨至D90≤2μm，得浆液A；