[发明专利]一种铜铽共掺的CaSrSiO4

说明书

本发明属于稀土发光材料领域。采用高温固相烧结法制备了系列铜铽共掺的CaSrSiO₄纳米荧光粉。在245 nm紫外光激发下，系统测量了样品的光致发光谱，发现与未掺铜的CaSrSiO₄:Tb³⁺纳米荧光粉末发光强度相比较，加入了铜纳米颗粒后，荧光粉发光强度发生明显改变，在掺铜浓度为0.3 mol%时，铜铽共掺的CaSrSiO₄纳米荧光粉的发光性能得到明显改善，增强一倍左右。随着掺铜浓度的继续提高，将发生浓度淬灭，荧光粉的光致发光强度减弱。表明通过改变铜纳米颗粒的掺入量，可以对掺铽CaSrSiO₄纳米荧光粉的光致发光性能起到调控作用。

技术领域

本发明涉及稀土发光材料领域，具体公开一种在硅酸锶钙基质中掺杂三价铽离子的基础上加入了铜纳米颗粒具有优秀光致发光特性的金属--稀土纳米荧光粉。利用金属的局域表面等离子体共振效应，可显著提高稀土掺杂发光材料的发光效率。

背景技术

稀土掺杂发光材料具有发光效率高、波长丰富和性能稳定等诸多优点，广泛应用于工农业、医疗和军事等各个领域。特别是在光学领域，稀土掺杂纳米荧光粉在发光二极管、激光器、放大器和传感器等领域扮演了不可替代的角色。

稀土掺杂材料的发光主要属于稀土元素中电子的f-f和f-d跃迁。当前关于稀土发光材料的研究仍主要集中于发光效率的提升。常见的几种关于增强材料发光性质的方法为：改善制备工艺、优化工艺参数，包括掺杂浓度、反应时间等；选择低声子能量的晶体或玻璃作为基质；提高共掺稀土离子之间能量传递的效率；通过包覆等手段实现核壳结构的形成。近年来，在薄膜的表面加上贵金属元素（Au, Ag）技术设计已证明可提高稀土掺杂薄膜的发光效率。本发明特色是在纳米荧光粉中掺入Cu纳米颗粒，不仅可以显著改善稀土掺杂纳米荧光粉的发光效率，而且相对于贵金属Au、Ag而言，成本更低。即一种新的金属-稀土复合型材料被设计、制备和表征，并进行了系统的光致发光特性分析，证明该材料具有优异的下转换光致发光性能，可作为高效的荧光粉材料进行生产和应用。

发明内容

本发明是为了改善荧光粉的发光性能，提出一种在硅酸锶钙基质中掺杂三价铽离子的基础上加入了铜纳米颗粒具有优秀光致发光特性的金属--稀土纳米荧光粉。

本发明的方案是：一种铜铽共掺的CaSrSiO₄纳米荧光粉末，其特征在于：所述的纳米荧光粉末由CaSrSiO₄、Tb³⁺和Cu纳米颗粒经高温固相烧结法制备而成，且CaSrSiO₄：0.7mol%Tb³⁺，xmol%Cu，其中x的取值范围是0.1至0.5。

本发明具有如下优点：本发明所公开的纳米荧光粉末，利用金属的局域表面等离子体共振效应，将稀土掺杂发光材料的发光效率进一步改善；具体表现在它通过铜纳米颗粒的加入及一系列工艺优化，让纳米荧光粉末的荧光性能得到大大提升。

附图说明

图1是是采用日本XRD-6000型X射线衍射仪测量的系列铽、铜单掺和共掺CaSrSiO₄纳米荧光粉的XRD图谱，测量范围为2θ=10°-80°。与标准卡对比，可以看铽、铜的掺入并未明显改变CaSrSiO₄基质的晶体结构，纳米荧光粉依然为纯相，无杂相产生。

图2是采用日立公司的SU8000扫描电子显微镜所测量的系列铽单掺和铜铽共掺CaSrSiO₄纳米荧光粉的SEM图像，a-d图依次为0.7Tb³⁺，0.7Tb³⁺0.1Cu，0.7Tb³⁺0.3Cu和0.7Tb³⁺0.5Cu（浓度单位均为mol%）。