[发明专利]一种高压下具有良好发光性能的CaF2

说明书

本发明公开了一种高压下具有良好发光性能的CaF₂:Tb³⁺纳米材料及其制备方法，属于纳米材料制备的技术领域。提供了一种利用溶剂热法一步合成CaF₂:Tb³⁺纳米材料的绿色化学方法，以Ca(NO₃)₂和Tb(NO₃)₃为前驱体反应物，NaF作为氟源，HF调节溶液pH值。以乙醇为溶剂利用溶剂热法在135～145℃反应15～17h后得到晶粒尺寸为25nm的立方相萤石结构CaF₂:Tb³⁺纳米材料。本发明方法具有制备过程简单、成本低且能耗低、绿色环保无毒性、可重复性高等优点。制备得到的CaF₂：Tb³⁺纳米材料具有优良的绿光荧光特性，并且在压力作用下仍然能保持良好的发光性能。这种能克服极限条件的发光材料在显示器件、生物探针和荧光标记等方面有广阔的前景。

技术领域

本发明属于纳米发光材料及技术领域。

背景技术

稀土掺杂纳米发光材料凭借比表面积大、表面能高、尺寸小等特点，与块状材料相比表现出量子限域效应提高、光谱发生红移或蓝移现象、吸收带宽化、发光强度增强等许多特性。由于这些独特和优异的光学性能，稀土掺杂纳米发光材料在发光器件、光学成像和光电子器件等发面得到了广泛的应用。

稀土掺杂纳米发光材料种类繁多，而其中基质材料是影响稀土掺杂发光特性重要因素之一。基质的选择主要取决于材料的稳定性和声子能量大小，基质中较低的声子能量成为激活离子的高发射效率的一个重要因素。以CaF₂为基质的发光材料，因其具有化学稳定性高，声子能量低，良好的溶解性而且无毒，在显示器件、生物探针和荧光标记等领域有重要的应用，受到越来越多的关注。随着CaF₂为基质的发光材料在多个领域应用越来越广泛，对材料发光性能要求也越来越高，特别是在极限条件下仍保持良好光学性能的优良发光材料吸引着学者们广泛的研究兴趣。

近年来，人们对稀土掺杂CaF₂纳米材料的制备及发光性能进行大量的研究，但是主要集中在Yb³⁺/Er³⁺、Yb³⁺/Tm³⁺等共掺杂上转换CaF₂纳米发光材料，而对Tb³⁺单掺杂CaF₂纳米绿色荧光材料的制备和光学性能研究报道较少，特别是高压下材料的发光性能稳定性研究还未见报道。现有的合成方法在制备CaF₂：Tb³⁺纳米材料都存在一些缺点。比如：方法简单的一步水热合成法制备的CaF₂：Tb³⁺纳米材料，晶粒尺寸较大，无法实现50nm以下纳米晶粒的制备。而想要制备出晶粒尺寸较小的CaF₂：Tb³⁺纳米材料往往需要借助油胺和油酸为配体，或者需要添加表面活性剂等进行辅助，制备工艺复杂，成本较高；使用油胺和油酸制备过程中还需要借助大量有毒的有机溶剂，用于生产则会对环境造成了严重影响。

发明内容

针对上述问题，一种简单环保的绿色方法合成晶粒尺寸小、在极端条件下发光性能稳定的CaF₂:Tb³⁺纳米材料非常必要。为此本发明提供了一种高压下具有良好发光性能的CaF₂:Tb³⁺纳米材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案具体如下：

1)、将Ca(NO₃)₂和Tb(NO₃)₃在10mL去离子水中溶解得到混合溶液，其中Tb³⁺占金属阳离子的摩尔百分比为10％，混合溶液中金属阳离子浓度为0.0120～0.0130mol/L；