专利名称：一种红外光激发的上转换发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种红外光激发的上转换发光材料及其制备方法。
背景技术：
红外上转换发光材料是一种在红外光激发下发射可见光的材料，它在三位立体显示、红外探测，生物荧光示踪、防伪等诸多方面具有广泛的应用前景。目前所使用的高效上转换发光材料主要是氟化物，它具有较低的声子能量，较小无辐射跃迁几率，因此，可用获得较高的发光效率。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。目前它主要是在惰性气体保护下利用高温固相反应法的通过稀土氟化物与氟硅酸钠反应获得。由于前驱物稀土氟化物制备工艺复杂和氟硅酸钠在反应的过程中产生大量四氟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。目前制备该发光材料的方法有多种，如K.W.Krmer(Chem.Mater.2004，16，1244-1251)提出利用稀土氧化物、碳酸钠、氢氟酸、氢溴酸在水溶液中形成氟化钠和稀土氟化物然后在氟化氢与氩混合气体中获得该发光材料的方法，该方法制备过程复杂，制备过程中的氟化氢气体对环境造成污染，因此不是一个实用的制备方法。又如利用水热法也可用制备该发光材料，水热法具有合成温度低的优点，但由于反应过程是在高压下进行，而且制备出的发光材料的发光效率较低，因此，该方法不适应大量生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种红外光激发的上转换发光材料及其制备方法。
本发明涉及的上转换发光材料的化学组成式为NaY1-x-yYbxReyF4其中，0.05≤x≤0.3；0.001≤y≤0.1；Re为Er或Tm。
本发明所涉及的红外光激发的上转换发光材料的制备方法是采用氟化钠作为复合氟化物的氟源，在水溶液中与稀土离子生成复合氟化物，然后在保护气氛下高温处理从而获得得高效上转换发光材料的方法。
一种红外光激发的上转换发光材料的制备方法的步骤和条件如下所采用的原材料为硝酸钇、硝酸镱、硝酸铒、硝酸铥或相应的稀土氯化物或通过硝酸或盐酸可以转化为相应的化合物的氧化物、氢氧化物、碳酸盐作为稀土离子源；氟化钠作为氟源和钠源；硝酸，盐酸；按照本发明提供的上转换发光材料的化学组成式称量相应的原材料，把上述稀土化合物溶解在一个容器中得到稀土离子水溶液，氟化钠溶解在另一个容器中得到氟化钠水溶液，然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，继续搅拌一段时间后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物，把沉淀物烘干，在保护气氛下，在500～700℃灼烧1～10小时，冷却，粉碎，水洗，烘干，即得到一种红外光激发的上转换发光材料；所说的保护气氛为氮气、氩气、氢气、四氟硅气体和氟化氢气体至少一种。
本发明提供的一种红外光激发的上转换发光材料的制备方法，制备过程中避开使用氢氟酸，从而避免了氢氟酸对人体和环境造成的危害，整个制备过程操作简单，安全，它可用广泛地用于实际生产；所获得的一种红外光激发的上转换发光材料在980nm激发下具有高发光强度，以商用发光材料BaYF5:Yb，Er的发光强度为100，其上转换发光强度约为为120；其发光颜色纯；其可用广泛用于三位立体显示、红外探测，生物荧光示踪和防伪等诸多方面。
图1为发光材料的X射线衍射谱图2为980nm激发下的一种红外光激发的上转换发光材料的上转换发射光谱；1为实施例1所制备的上转换发光材料，2为商用BaYF5:Yb，Er发光材料。
具体实施例方式
实施例1称取15.3克YCl3·6H2O，0.443克ErCl3·6H2O，3.72克YbCl3·5H2O，放入500ml的容器中，加入300ml二次去离子水，搅拌使它们完全溶解，形成稀土离子溶液。称取11.6g NaF，放入另一个800ml的容器中，加入300ml二次去离子水水搅拌使其溶解。然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，继续搅拌1小时后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物。沉淀物烘干，将其在氩气保护下，于500℃灼烧10小时，自然冷却后取出，粉碎，水洗，烘干，得到一种红外光激发的上转换发光材料。所获得的发光材料的上转换发光强度为120。(商用发光材料BaYF5:Yb，Er其强度为100，以下实施例均以该商用发光材料BaYF5:Yb，Er发光强度为100)。
实施例2称取16.3克Y(NO3)3·6H2O，0.443克Er(NO3)3·5H2O，3.82克Yb(NO3)3·3H2O，放入500ml的容器中，加入300ml二次去离子水，搅拌使它们完全溶解，形成稀土离子溶液。称取10.6g NaF，放入另一个800ml的容器中，加入300ml水搅拌使其溶解。然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，继续搅拌2时间后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物。沉淀物烘干，把其放入炉中在氮气保护下于600℃灼烧3小时，自然冷却后取出，粉碎，水洗，烘干，得到一种红外光激发的上转换发光材料。所获得的上转换发光强度为120。
实施例3称取16.3克Y(NO3)3·6H2O，0.443克Er(NO3)3·5H2O，3.82克Yb(NO3)3·3H2O，放入500ml的容器中，加入300ml二次去离子水，搅拌使它们完全溶解，形成稀土离子溶液。称取12.6g NaF，放入另一个800ml的容器中，加入300ml水搅拌使其溶解。然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，继续搅拌3时间后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物。沉淀物烘干，把其放入炉中在氮气和氢气混合气体保护下于650℃灼烧2小时，自然冷却后取出，粉碎，水洗，烘干，得到一种红外光激发的上转换发光材料。所获得的发光材料的上转换发光强度为122。
实施例4称取7.026克Y2O3，0.406克Er2O3，3.237克Yb2O3放入500ml的容器中，加入100ml二次去离子水，搅拌成糊装，然后渐渐进入一定量的浓硝酸(65％)搅拌使它们完全溶解，再加入200ml去离子水形成稀土离子溶液。称取18g NaF，放入另一个800ml的容器中，加入400ml水搅拌使其溶解。然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，继续搅拌4小时后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物。沉淀物烘，把其放入炉中在氮气和氟化氢气体的保护下于700℃灼烧1小时，自然冷却后取出，粉碎，水洗，烘干，得到一种红外光激发的上转换发光材料。所获得的发光材料的上转换发光强度为121。
实施例5称取7.026克Y2O3，0.406克Er2O3，3.237克Yb2O3放入500ml的容器中，加入100ml二次去离子水，搅拌成糊装，然后渐渐进入一定量的浓盐酸(36％)搅拌使它们完全溶解，再加入200ml去离子水形成稀土离子溶液。称取18g NaF，放入另一个800ml的容器中，加入400ml水搅拌使其溶解。然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，搅拌2小时后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物。沉淀物烘干，把其放入炉中在氮气和四氟化硅混合气体的保护下，于600℃灼烧4小时，自然冷却后取出，粉碎，水洗，烘干，即得一种红外光激发的上转换发光材料。所获得的发光材料上转换发光强度为119。
实施例6称取15.3克Y(NO3)3·6H2O，0.083克Tm(NO3)3·6H2O，3.02克Yb(NO3)3·3H2O，放入500ml的容器中，加入300ml二次去离子水，搅拌使它们完全溶解，形成稀土离子溶液。称取13.6g NaF，放入另一个800ml的容器中，加入300ml水搅拌使其溶解。然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，搅拌4小时时间后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物。沉淀物烘干，把其放入炉中在氩气保护下，于600℃灼烧5小时，自然冷却，粉碎，水洗，烘干，得到一种红外光激发的上转换发光材料。所获得的发光材料的上转换发光强度为110。
权利要求
1.一种红外光激发的上转换发光材料，其特征在于，所述的发光材料的化学式为NaY1-x-yYbxReyF4其中，0.05≤x≤0.3；0.001≤y≤0.1；Re为Er或Tm。
2.如权利要求1所述的一种红外光激发的上转换发光材料的制备方法，其特征在于，步骤和条件如下所采用的原材料为硝酸钇、硝酸镱、硝酸铒、硝酸铥、或相应的稀土氯化物、或通过硝酸或盐酸可以转化为相应的化合物的氧化物、氢氧化物、碳酸盐等作为稀土离子源；氟化钠作为氟源和钠源；二次去离子水；硝酸，盐酸；按照本发明提供的上转换发光材料的化学组成式称量相应的原材料，把上述稀土化合物溶解在一个容器中得到稀土离子溶液，氟化钠溶解在另一个容器中，然后将稀土离子溶液逐渐加入到不断搅拌的氟化钠溶液中形成沉淀，搅拌一段时间后静置，倒掉上清液，再加入去离子水，搅拌后静置，倒掉上清液，过滤，用乙醇冲洗得沉淀物，沉淀物在120℃烘干，在保护气氛下，在500～700℃灼烧1～10小时，冷却，粉碎，水洗，烘干，得到一种红外光激发的上转换发光材料；所说的保护气氛为氮气、氩气、氢气、四氟硅气体和氟化氢气体至少一种。
全文摘要
本发明提供一种红外光激发的上转换发光材料及其制备方法。所涉及的发光材料为复合氟化物，其化学组成式为NaY
文档编号C09K11/77GK101020824SQ200710055399
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者尤洪鹏, 李文, 洪广言 申请人:中国科学院长春应用化学研究所