[发明专利]一种发射高强度红光的上转换荧光粉、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种发射高强度红光的上转换荧光粉，所述上转换荧光粉的化学表达式为NaLuF₄:(1‑x)Er/xTm，其中，所述Lu:Er:Tm为1:(1‑x):x，x为0～0.04。本发明还公开了一种发射高强度红光的上转换荧光粉的制备方法及该发射高强度红光的上转换荧光粉在太阳能电池、生物成像、固体激光器等领域的应用。本发明发射高强度红光的上转换荧光粉，通过以NaLuF₄作为基质材料、Er³⁺同时作为敏化离子和激活离子、Tm³⁺作为能量俘获中心，可以在980nm激发下，得到具有高强度、高纯度红光发射的上转换材料。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种发射高强度红光的上转换荧光粉，该发射高强度红光的上转换荧光粉的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，由于稀土掺杂上转换材料在生物成像、太阳能电池、防伪、3D平板显示等领域有巨大的应用前景，已经受到广泛关注。上转换材料能够通过非线性光学过程，将低能量的激发光转换成高能量的发射光。相对于短波长光(600nm以下)，红光波段(600-700nm)和近红外波段(700-1100nm)由于具有很强的生物组织穿透性，被誉为“光学窗口”。由于980nm的激发波长处在生物窗口范围内，因而能够深度穿透生物组织。然而，上转换材料通常表现出多个发射峰。只有尽可能地使其发射峰落入“光学窗口”范围内，才能使上转换材料更高效地应用于生物领域。此外，目前上转换材料的发光效率低下，这大大限制其实际应用。因此，制备出具有高强度、高纯度红光发射的上转换材料，对其在生物等领域的实际应用具有重要意义。传统的上转换材料都是以Yb³⁺作为敏化离子，而这种方式很容易引发浓度猝灭效应。开发出一种具有高强度、高纯度红光发射的上转换材料成为当前发光材料技术领域的一大难题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种发射高强度红光的上转换荧光粉，以解决现有上转换材料通常表现出多个发射峰、发光不纯以及强度不够等问题。

本发明的目的之二在于提供一种发射高强度红光的上转换荧光粉的制备方法，通过该方法制备出一种发射高强度红光的上转换荧光粉，以解决现有上转换材料通常表现出多个发射峰、发光不纯以及强度不够等问题。

本发明的目的之三在于提供一种如上述所述的发射高强度红光的上转换荧光粉在太阳能电池、生物成像、固体激光器等领域的应用，以解决现有稀土掺杂上转换材料存在的因发光不纯以及强度不够等问题影响其应用。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种发射高强度红光的上转换荧光粉，所述上转换荧光粉的化学表达式为NaLuF₄:(1-x)Er/xTm，其中，所述Lu:Er:Tm为1:(1-x):x，x为0～0.04。

进一步地，所述x为0.02。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种发射高强度红光的上转换荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

配制浑浊液：按体积份数计，将1～4mol/L的柠檬酸溶液1～2份、2～8mol/L的氢氧化钠溶液1～2份以及去离子水5～20份混匀得到混合体系，再向混合体系中依次加入硝酸镥溶液、硝酸饵溶液以及硝酸铥溶液，混匀后添加0.5～2mol/L的氟化钠溶液8～33份，混匀后形成乳白色浑浊液；

水热反应：将乳白色浑浊液转移至200℃条件下进行水热反应10h，制得反应完浑浊液；

分离纯化：将反应完浑浊液依次进行离心、洗涤、烘干后，得到发射高强度红光的上转换荧光粉；

按照摩尔比计，所述乳白色浑浊液中Lu:Er:Tm为1:(1-x):x，所述x为0～0.04。