一種稀土離子摻雜氟化釔綠色上轉(zhuǎn)換熒光材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土摻雜發(fā)光材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種稀土離子摻雜氟化釔綠色上轉(zhuǎn)換熒光材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，稀土離子摻雜氟化釔熒光材料的制備方法主要有以下三種:1.固相反應(yīng)法，如中國專利CN101746805B中所述的技術(shù)方案，將粉末狀水和硝酸釔、粉末狀氟化銨混合均勻，在研缽中研磨發(fā)生固相反應(yīng)，反應(yīng)完全后得到膠狀物，將膠狀物烘干，研磨得到粉末，將粉末在不活潑氣氛保護(hù)下，300~500°C下保溫3~6小時，得到納米級YF3,固相法的優(yōu)點在于制備的粉體的產(chǎn)量比較大，合成工藝簡單，并且價格比較低廉，但是固相法在制備過程中能量消耗大、最終粉體比較粗、效率相對低下且純度不容易保證；2.靜電紡絲法，該法在高壓靜電環(huán)境下，將液相處聚合物或者熔體噴射并拉伸，從而獲得非常細(xì)小的纖維，通過該法可以在接收屏上獲得極長的納米絲。如中國專利CN102817108B中所述的技術(shù)方案，先通過同軸靜電紡絲技術(shù)制備PVP/[PVP+Y(NO3) 3+Tb (NO3)3]復(fù)合同軸纖維，接著熱處理得到Y(jié)203:5%Tb3+空心納米纖維，然后采用雙坩禍法，用氟化氫銨將Y203:5%Tb3+空心納米纖維進(jìn)行氟化處理，得到Y(jié)F3:5%Tb3+綠色發(fā)光空心納米纖維，該方法對設(shè)備的要求比較高，對實驗技術(shù)條件的控制也比較苛刻，制備工藝繁瑣；3.水熱法，如中國專利CN103205255A所述的技術(shù)方案，先按比例將稀土復(fù)合離子與精氨酸和氟化物混合，形成混合溶液，然后將混合溶液在不同溫度和時間下進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到前驅(qū)體，再將前驅(qū)體在不同溫度下進(jìn)行熱處理，得到氟化釔空心發(fā)光球，水熱法無需高溫?zé)Y(jié)，但是生產(chǎn)周期較長，生產(chǎn)成本較高，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0003]綜上所述，雖然目前制備稀土離子摻雜氟化釔熒光材料的方法很多，但是生產(chǎn)工藝上都存在著許多弊端，因此，研制出一種制備工藝簡單、產(chǎn)物純度較高、且生產(chǎn)成本較低、易于規(guī)?；a(chǎn)的稀土摻雜發(fā)光材料的制備技術(shù)是十分有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于為了改進(jìn)現(xiàn)有氟化釔熒光材料生產(chǎn)工藝中存在的不足，提供一種制備工藝簡單、熱處理溫度低、且溫度調(diào)節(jié)范圍較寬、產(chǎn)物純度高、可規(guī)?；a(chǎn)的稀土離子摻雜氟化釔綠色上轉(zhuǎn)換熒光材料的制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種稀土離子摻雜氟化釔綠色上轉(zhuǎn)換熒光材料的制備方法，所述的稀土離子摻雜氟化釔為Er3+、Yb3+共摻氟化釔，包括以下步驟:
1)將稀土醋酸鹽以及三氟乙酸加入溶劑中，攪拌3~24小時后得透明溶膠A;
2)將透明溶膠A經(jīng)過熱處理后，按需制得熒光粉體或熒光薄膜；
①熒光粉體的制備:將透明溶膠A轉(zhuǎn)移至耐高溫坩禍中，并置于烘箱中干燥1~24小時，得到膠態(tài)物質(zhì)B ;將膠態(tài)物質(zhì)B置于高溫爐中，將爐溫按1~10°C /min的升溫速率從室溫升至300~500°C，保溫0.5-5小時，隨爐冷卻至室溫后取出，研磨即得稀土離子摻雜氟化釔熒光粉體；
②熒光薄膜的制備:將透明溶膠A用預(yù)處理過的潔凈玻璃或硅片作基底，采取浸漬提拉法或旋轉(zhuǎn)涂覆法制膜，薄膜的厚度可通過調(diào)節(jié)提拉速度與提拉次數(shù)或勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)；濕膜在室溫下晾15~30分鐘，然后置于干燥箱中100°C烘干，自然冷卻至室溫，重復(fù)以上過程可得到不同厚度的薄膜；再將薄膜放入高溫爐中進(jìn)行退火處理，按1~10°C /min的升溫速率從室溫升至300~500°C，保溫0.5-5小時，隨爐冷卻至室溫即得稀土離子摻雜氟化釔熒光薄膜。
[0006]所述的Er3+、Yb3+共摻氟化釔中，Er 3+離子的摻雜濃度占稀土離子總量的0.01mol%~0.04mol%, Yb3+離子的慘雜濃度占稀土離子總量的0.17mol%~0.25 mol%。
[0007]步驟I)中所述的溶劑為異丙醇、乙醇和水的混合物；其中，按體積比計，異丙醇:乙醇:水=4:4:3。
[0008]步驟I)中溶劑中稀土離子的總濃度為0.091mol/L，所用三氟乙酸的量與溶劑總量按體積比計為1:11。
[0009]可選地，該方法中所用到的稀土醋酸鹽，可以是稀土醋酸鹽粉末成品，也可以是通過將稀土氧化物溶解于醋酸中然后再將溶液烘干制得的稀土醋酸鹽粉末，或者是直接將稀土氧化物溶解于醋酸中，然后加熱使醋酸完全揮發(fā)之后再用純水定容得到的稀土醋酸鹽水溶液。
[0010]可選地，步驟I)中，向溶劑中添加稀土醋酸鹽與三氟乙酸的順序為:可以先將三氟乙酸加入到溶劑中然后再向其中加入稀土醋酸鹽，也可以先將稀土醋酸鹽加入到溶劑中然后再向其中加入三氟乙酸。
[0011]優(yōu)選地，步驟2)中高溫爐的升溫速率為3~6°C /min。
[0012]優(yōu)選地，步驟2)中高溫爐的保溫時間為1~2小時。
[0013]優(yōu)選地，步驟2)中高溫爐的爐溫從室溫升溫至300~400°C。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
1)本發(fā)明的稀土離子摻雜氟化釔熒光材料的合成工藝簡單，在空氣氣氛中常壓狀態(tài)下即可完成，不需要保護(hù)氣氛，設(shè)備費用低，大大降低了生產(chǎn)成本，且產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)，適合于大規(guī)模生產(chǎn)；
2)本發(fā)明的制備方法所采用的熱處理溫度低，在不借助于高壓環(huán)境情況下，300°C即能合成出YF3:Er 3+，Yb3+熒光材料，且制備過程中熱處理溫度具有很寬的可調(diào)節(jié)范圍寬:在300~500°C之間任意溫度均能夠制備出稀土離子摻雜的氟化釔熒光材料；
3)本發(fā)明的稀土離子摻雜氟化釔熒光材料的純度較高，化學(xué)性能穩(wěn)定，材料的上轉(zhuǎn)換性能良好，在三維顯示、防偽、醫(yī)藥以及信息存儲等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1~3制備的YF3:Yb3+，Er3+熒光粉體的X射線粉末衍射圖譜與YF3#準(zhǔn)卡片TOF#050546的比較圖；
圖2為本發(fā)明實施例1制備的YF3:Yb 3+，Er3+熒光粉體的SEM圖像；
圖3為本發(fā)明實施例2制備的YF3:Yb 3+，Er3+熒光粉體的SEM圖像； 圖4為本發(fā)明實施例3制備的YF3:Yb 3+，Er3+熒光粉體的SEM圖像；
圖5為本發(fā)明實施例1~3制備的YF3:Yb 3+，Er3+熒光粉體在980nm激光激發(fā)下得到的上轉(zhuǎn)換發(fā)光譜圖。
具體實施例
[0016]本發(fā)明用下列實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實施例。
[0017]實施例1
1)稱取0.306g固體粉末六水合醋酸釔、0.076g固體粉末五水合醋酸鐿、0.013g固體粉末五水合醋酸鉺；
2)量取4ml異丙醇、4ml乙醇、Iml三氟乙酸、3ml水，將固體粉末加入其中，攪拌3h，制得透明溶膠A ;
3)將透明溶膠A轉(zhuǎn)移耐高溫坩禍中，并置于烘箱中干燥3h，得膠態(tài)物質(zhì)B;
4)將膠態(tài)物質(zhì)B置于高溫爐中，將爐溫按4°C/min的升溫速率從室溫升至300°C，保溫lh，隨爐冷卻至室溫后取出；
5)研磨得到Y(jié)F3:Yb3+，Er3+粉末。
[0018]實施例2
1)稱取0.306g固體粉末六水合醋酸釔、0.076g固體粉末五水合醋酸鐿、0.013g固體粉末五水合醋酸鉺；
2)量取4ml異丙醇、4ml乙醇、Iml三氟乙酸、3ml水，將固體粉末加入其中，攪拌3h，制得透明溶膠A ;
3)將透明溶膠A轉(zhuǎn)移耐高溫坩禍中，并置于烘箱中干燥3h，得膠態(tài)物質(zhì)B;
4)將膠態(tài)物質(zhì)B置于高溫爐中，將爐溫按4°C/min的升溫速率從室溫升至40