專利名稱：采用電沉積制備NaYF₄:Yb,Er上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及上轉(zhuǎn)換熒光材料的制備，尤其涉及一種采用電沉積制備NaYF4Ib，Er 上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法。
背景技術(shù)：
上轉(zhuǎn)換材料是一類在近紅外光激發(fā)下發(fā)射可見光的材料，可廣泛應(yīng)用于固體激光 器、顯示技術(shù)和生物分子熒光標(biāo)記等方面。通常上轉(zhuǎn)換材料包括激活劑、敏化劑、基質(zhì)。稀 土元素Er3+具有豐富的能級且部分能級壽命較長，是目前研究較多的上轉(zhuǎn)換激活劑。稀土 元素是一種有效的上轉(zhuǎn)換敏化劑，吸收980nm近紅外光后，可將能量傳遞給Er3+使 其上轉(zhuǎn)換效率提高1 2個(gè)數(shù)量級?；|(zhì)材料必須具備較低的聲子能量，才能使發(fā)射光不 被減弱。NaYF4聲子能量低，多聲子馳豫率小，是迄今發(fā)現(xiàn)的上轉(zhuǎn)換效率最高的基質(zhì)材料。到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了許多NaYF4上轉(zhuǎn)換材料的制備方法，如水熱法、溶膠-凝 膠法、共沉淀法等。然而，這些方法要求高溫，高真空，復(fù)雜的設(shè)備和嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)程序，極大 地阻礙了它們的普遍應(yīng)用。此發(fā)明中，采用電化學(xué)沉積法制備了鐿餌離子共摻雜的NaYF4上 轉(zhuǎn)換熒光材料，設(shè)備簡單、操作方便、低溫常壓下即可進(jìn)行。除了進(jìn)行科學(xué)研究外，有望實(shí)現(xiàn) 大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡便高效的采用電沉積法制備鐿 餌離子共摻雜NaYF4上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法。采用電沉積制備NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法它的步驟如下
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒，最后 用去離子水清洗，待用；
2)向0.003 0. 3 mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為75 94:5 20:1 5的釔 離子、鐿離子和餌離子形成的配合物溶液中，加入0. 03 0. 3 mol/L抗壞血酸鈉，再加入 0. 03 0. 6 mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為5 7，得到電解液，待用；
3)在20 80°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為 參比電極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為 0. 6V 1. 5V，將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火1 證，退火溫度為300 600°C，得 到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光材料。本發(fā)明具有設(shè)備簡單、成本低、沉積速率快、材料生長溫度低、可以在常溫常壓下 操作的特點(diǎn)，有望進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。電沉積法制備的NaYF4Ib，Er薄膜均勻，結(jié)晶性好， <111>取向具有一定的優(yōu)勢。稀土元素鐿、餌均勻地?fù)诫s于NaYF4基質(zhì)中，具有強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換 熒光發(fā)射峰，可作為激光材料和生物體熒光標(biāo)記材料。


圖1是未退火的NaYF4Ib，Er的場發(fā)射掃描電鏡圖； 圖2是已退火的NaYF4Ib，Er的場發(fā)射掃描電鏡圖3是NaYF4: Yb，Er的X射線衍射圖； 圖4是NaYF4Ib，Er (77:20:3)的上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射光譜圖； 圖5是不同退火溫度時(shí)，NaYF4:Yb, Er上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射光譜圖； 圖6是不同沉積溫度時(shí)，NaYF4:Yb, Er上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式一種采用電沉積制備NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法，其特征在于它的步驟 如下
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒，最后 用去離子水清洗，待用；
2)向0.003 0. 3 mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為75 94:5 20:1 5的釔 離子、鐿離子和餌離子形成的配合物溶液中，加入0. 03 0. 3 mol/L抗壞血酸鈉，再加入 0. 03 0. 6 mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為5 7，得到電解液，待用；
3)在20 80°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為 參比電極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為 0. 6V 1. 5V，將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火1 證，退火溫度為300 600°C，得 到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光材料。實(shí)施例1
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里 清洗10分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10秒，最后用去離子水清洗， 待用；
2)向0.003mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為75:20:5的釔離子、鐿離子和餌離子 形成的配合物溶液中，加入0. 03mol/L抗壞血酸鈉，再加入0. 03mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH 值為5，得到電解液，待用；
3)在20°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電 極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為0. 6V， 將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火lh，退火溫度為300°C，得到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒 光材料。實(shí)施例2
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里 清洗30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化30秒，最后用去離子水清洗， 待用；
2)向0.3mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為94:5:1的釔離子、鐿離子和餌離子形成 的配合物溶液中，加入0. 3mol/L抗壞血酸鈉，再加入0. 6mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)PH值為7， 得到電解液，待用；3)在80°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電 極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為1. 5V， 將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火證，退火溫度為600°C，得到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒 光材料。實(shí)施例3
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里 清洗15分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化20秒，最后用去離子水清洗， 待用；
2)向0.01 mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為77:20:3的釔離子、鐿離子和餌離子 形成的配合物溶液中，加入0. lmol/L抗壞血酸鈉，再加入0. lmol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)PH值 為6，得到電解液，待用；
3)在50°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電 極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為0. 8V, 將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火證，退火溫度為500°C，得到NaYF4:Yb，Er上轉(zhuǎn)換熒 光材料。實(shí)施例4
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里 清洗20分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化20秒，最后用去離子水清洗， 待用；
2)向0.02mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為80:15:5的釔離子、鐿離子和餌離子形 成的配合物溶液中，加入0. lmol/L抗壞血酸鈉，再加入0. 2mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)PH值為 7，得到電解液，待用；
3)在30°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電 極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為0. 6V， 將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火證，退火溫度為400°C，得到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒 光材料。實(shí)施例5
1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里 清洗15分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化20秒，最后用去離子水清洗， 待用；
2)向0.006mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為78:20:2的釔離子、鐿離子和餌離子 形成的配合物溶液中，加入0. lmol/L抗壞血酸鈉，再加入0. 06mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)PH 值為6，得到電解液，待用；
3)在50°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電 極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為IV，將 電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火證，退火溫度為600°C，得到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光 材料。經(jīng)場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)，對電沉積在ITO導(dǎo)電玻璃上的 NaYF4:Yb, Er薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。在980nm激光激發(fā)下，材料具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能，發(fā)射綠光和紅光。
權(quán)利要求
1. 一種采用電沉積制備NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法，其特征在于它的步驟如下1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒，最后 用去離子水清洗，待用；2)向0.003 0. 3 mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為75 94:5 20:1 5的釔 離子、鐿離子和餌離子形成的配合物溶液中，加入0. 03 0. 3 mol/L抗壞血酸鈉，再加入 0.03 0.6 mol/L氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為5 7，得到電解液，待用；3)在20 80°C時(shí)，以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，飽和甘汞電極為 參比電極，組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對于飽和甘汞電極的沉積電位為 0. 6V 1. 5V，將電沉積制得的薄膜置于管式爐中退火1 證，退火溫度為300 600°C，得 到NaYF4Ib，Er上轉(zhuǎn)換熒光材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用電沉積制備NaYF4:Yb,Er上轉(zhuǎn)換熒光材料的方法。它的步驟如下1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2～3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里清洗10～30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10～30秒，最后用去離子水清洗，待用；2)向0.003～0.3mol/L乙二胺四乙酸二鈉與摩爾比為75～94:5～20:1～5的釔離子、鐿離子和餌離子形成的配合物溶液中，加入抗壞血酸鈉，再加入氟化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值為5～7，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉑電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極進(jìn)行電沉積，制得的薄膜進(jìn)行退火。本發(fā)明具有設(shè)備簡單、成本低、沉積速率快、材料生長溫度低、可以在常溫常壓下操作的特點(diǎn)，有望進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09K11/85GK102140662SQ20111002059
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者劉潤, 徐鑄德, 王輝, 陳科立 申請人:浙江大學(xué)