[发明专利]一种氧化物上转换发光材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化物上转换发光材料，属于发光材料制备及应用技术领域，其化学通式为M_1‑x‑yLn_xTa_yLi_zO₂，其中，M为Zr和Hf中的至少一种；Ln为Er³⁺，或者为Er³⁺和Yb³⁺；且0x≤0.15，0y≤0.18，x≤y≤1.2x，0≤z≤0.05。本发明还提供了一种氧化物上转换发光材料的制备方法，采用固相法合成，在空气中焙烧制得，无需提供还原气氛，操作简单，对设备要求低，生成本低，对环境友好。本发明的氧化物上转换发光材料利用单斜晶相MO₂(M为Zr或Hf中的一种或两种)氧化物作为掺杂离子(Er³⁺,Er³⁺/Yb³⁺,Li⁺,Ta⁵⁺)的基质，其中掺杂离子Li⁺,Ta⁵⁺为稀土离子Ln³⁺的电荷补偿剂，可在高浓度稀土离子掺杂时使基质稳定为单斜相；本发明的氧化物上转换发光材料在近红外光激发(如808或980nm)下具有可调节的明亮的可见光上转换发射。

技术领域

本发明属于发光材料制备及应用技术领域，涉及一种氧化物上转换发光材料及制备方法。

背景技术

上转换发光在激光、显示、荧光成像、疾病诊疗、信息防伪等领域有潜在应用。其中，稀土离子Er³⁺、Yb³⁺掺杂的上转换微/纳米发光材料得到广泛研究。开发新型上转换发光材料，获得高效的上转换发光一直是研究者追求目标。基质的选择至关重要，基质组分决定了材料的声子能量和掺杂稀土离子所占据的晶格格位对称环境。低声子能量有助于降低无福射弛豫速率，提高中间亚稳态能级的发光强度和荧光寿命，从而提高上转换发光效率。低格位对称性，尤其是非反演对称中心，有助于弛豫宇称选择定则，增大稀土离子4f壳层内f-f跃迁的吸收截面。氟化物具有较低的声子能量(～400cm^-1)，较宽的光学透光区域等优点而被作为基质材料广泛研究，如A_xLn_yF_z(A＝Li,Na,K；Ln＝Y,Gd,Lu等)。其中，六方相NaYF₄被认为是最有效的上转换发光基质，掺杂稀土离子占据较低的格位对称性，但氟化物的应用受限于基质低的热、化学和光稳定性；材料制备过程复杂，并常伴随有毒或腐蚀性的副产物(HF等)等问题。一些氧化物基质，尤其是三价态(+3)的倍半氧化物基质如Ln₂O₃(Ln＝Y,Gd,Lu)等，虽然声子能量略有偏高(450-600cm^-1)，但成本低廉，化学稳定性和热稳定性优异，也是优良的稀土上转换发光基质，受到关注。