釓離子摻雜氟化镥鈉上轉(zhuǎn)換納/微米晶制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，特別涉及具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的釓離子摻雜氟化镥鈉上轉(zhuǎn)換納/微米晶制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光是一種將低能量光子轉(zhuǎn)換成高能量光子的過程。稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料由于具有低毒性、光穩(wěn)定性和色純度高，在激光、顯示、光伏、生物探測等領(lǐng)域有重要的潛在應(yīng)用。由于紅光波段(600-700 nm)能夠很好地滲透生物組織，因此，該波段被稱為“生物光學(xué)窗口”。然而，目前上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的量子產(chǎn)率較為低下，很大程度上制約了其實(shí)際應(yīng)用。目前已有幾種方法可用于提高熒光材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度，例如把材料做成核殼結(jié)構(gòu)、控制顆粒的晶相和尺寸以及摻雜貴金屬離子。但是，這些方法對于提高熒光材料的上轉(zhuǎn)換效率有限。因此，如何有效地提高上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光效率，特別是紅光波段(600-700 nm)的發(fā)光效率，成為了一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。目前，NaYF4是公認(rèn)的具有高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的基質(zhì)材料。而近年來，他1^沾4被證明是一種高效的上轉(zhuǎn)換基質(zhì)，受到了人們的廣泛關(guān)注。Er離子和Tm離子具有明顯的紅光發(fā)射峰，是優(yōu)異的上轉(zhuǎn)換激活劑。稀土摻雜熒光材料的發(fā)光效率很大程度上依賴于材料內(nèi)部的晶體場對稱性，對稱性越低，其發(fā)光效率越高。因此，通過降低熒光材料內(nèi)部的晶體場對稱性，可以很大限度地提高其上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。Gd的離子半徑比Lu大，當(dāng)Gd離子摻雜到NaLuF^體中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)晶格的膨脹，即降低了稀土激活離子周圍晶體場的對稱性，從而很大限度地提高NaLuF4熒光材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。然而，目前通過Gd離子摻雜NaLuF4I轉(zhuǎn)換納/微米晶來專門提高其紅光發(fā)光效率的研究還未見有報(bào)道。因此，制備出具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的Gd離子摻雜NaLuF4I轉(zhuǎn)換納/微米晶，對于稀土摻雜上轉(zhuǎn)換熒光材料在生物、光伏、顯示和紅外探測等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的釓離子摻雜氟化镥鈉上轉(zhuǎn)換納/微米晶制備方法，為設(shè)計(jì)和開發(fā)更多的具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料提供一種思路。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的釓離子摻雜氟化镥鈉上轉(zhuǎn)換納/微米晶制備方法，包括以下步驟:
1)將檸檬酸溶液與去離子水混合，磁力攪拌后，依次加入硝酸镥、硝酸鐿、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸釓溶液，攪拌均勻后，添加氟化鈉溶液，并加入相應(yīng)的去離子水，經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬笮纬砂咨珳啙嵋海?br> 2)將渾濁液轉(zhuǎn)移到帶有襯套的不銹鋼反應(yīng)釜里進(jìn)行水熱反應(yīng)；
3)將反應(yīng)完的渾濁液依次進(jìn)行離心、洗滌、烘干后，得到最終產(chǎn)物，即具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的釓離子摻雜氟化镥鈉上轉(zhuǎn)換納/微米晶。
[0005]本發(fā)明采用稀硝酸作為稀土氧化物的溶劑，檸檬酸作為螯合劑，通過水熱反應(yīng)制備具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的釓離子摻雜NaLuF4I轉(zhuǎn)換納/微米晶。所得材料分散性較好，上轉(zhuǎn)換紅光強(qiáng)度大幅增強(qiáng)，在生物、光伏、顯示和紅外探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，且制備方法所要求設(shè)備簡單，易于操作，容易推廣，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟I)中硝酸镥、硝酸鐿、硝酸釓、硝酸鉺和硝酸銩分別是用氧化镥、氧化鐿、氧化釓、氧化鉺和氧化銩溶于溶度為30%的稀硝酸中，制成的摩爾濃度為1M，0.5M，1M，0.1M和0.1M的硝酸鹽溶液。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟I)中檸檬酸溶液是用檸檬酸粉末溶于去離子水并制成摩爾濃度為2M的溶液。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟I)中氟化鈉溶液是將氟化鈉粉末溶于去離子水制成摩爾濃度為IM的溶液。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟2)的反應(yīng)釜為不銹鋼反應(yīng)釜，在其中進(jìn)行水熱反應(yīng)得到的渾濁液是母液澄清，底部有白色沉淀物的液體。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟3)中離心速率是10000轉(zhuǎn)/分，離心時(shí)間是10分鐘，離心次數(shù)是兩次，洗滌時(shí)分別用去離子水和酒精，最后在60°C環(huán)境下烘12小時(shí)。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明中所制得的Gd離子摻雜NaLuF4I轉(zhuǎn)換納/微米晶具有明顯的紅光增強(qiáng)效應(yīng)。對于Gd離子摻雜立方相NaLuF4納米晶，摻入Gd之后，使得立方相NaLuF4上轉(zhuǎn)換納米晶的紅光強(qiáng)度最高增強(qiáng)13倍。對于Gd離子摻雜混合相NaLuF 4晶體，Gd離子的摻雜使其產(chǎn)生相變，最終生長成形貌為六棱柱的六方相微米晶。摻入Gd之后，使得混合相NaLuF4晶體的紅光強(qiáng)度最高增強(qiáng)9倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Gd離子的摻雜能夠有效提高NaLuF4I轉(zhuǎn)換納/微米晶的紅光強(qiáng)度，這為設(shè)計(jì)和開發(fā)更多的具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料提供一種思路。
【附圖說明】
[0012]圖1為實(shí)施例1制備的Gd離子摻雜立方相NaLuFjfi米晶的X射線衍射圖(a)及主峰峰位偏移圖(b)。
[0013]圖2為實(shí)施例1制備的Gd離子摻雜立方相NaLuF4納米晶的掃描電鏡圖(a_c)及透射電鏡圖(d-f);其中圖(a-c)的標(biāo)尺為500 nm，圖(d_f)的標(biāo)尺為200 nm。
[0014]圖3為實(shí)施例1制備的Gd離子摻雜立方相NaLuFjfi米晶在980nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光譜圖。
[0015]圖4為實(shí)施例2制備的Gd離子摻雜混合相NaLuF4晶體的X射線衍射圖(a)及主峰峰位偏移圖(b)。
[0016]圖5為實(shí)施例2制備的Gd離子摻雜混合相NaLuF4晶體的掃描電鏡圖(a_d)及透射電鏡圖(e_f);其中圖(a-d)的內(nèi)插圖為對應(yīng)的高倍數(shù)掃描電鏡圖；圖(a-d)的標(biāo)尺為10ym，圖(e_f)的標(biāo)尺為5OO nm。
[0017]圖6為實(shí)施例2制備的Gd離子摻雜混合相NaLuF4晶體在980nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換熒光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施方案和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。下列實(shí)施方案僅用于對說明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的實(shí)施范圍。
[0019]本發(fā)明提出的一種具有紅光增強(qiáng)效應(yīng)的釓離子摻雜氟化镥鈉上轉(zhuǎn)換納/微米晶制備方法，具體包括以下步驟:
1)將檸檬酸溶液與去離子水混合，磁力攪拌后，依次加入硝酸镥、硝酸鐿、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸釓溶液，攪拌均勻后，添加氟化鈉溶液，并加入相應(yīng)的去離子水，經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬笮纬砂咨珳啙嵋海?br> 2