專(zhuān)利名稱(chēng)：一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
稀土元素由于具有優(yōu)良的熒光和激光特性，以及在彩色玻璃和陶瓷的釉料 方面的應(yīng)用潛能，得到了許多科研工作的格外關(guān)注。因?yàn)橄⊥猎睾坑邢蓿?為了使稀土元素的性能得到更好的應(yīng)用，最近一二十年開(kāi)始出現(xiàn)了有關(guān)稀土離 子摻雜的納米發(fā)光材料的研究報(bào)道[周建國(guó)，李振泉，趙鳳英，夏樹(shù)屏，高世揚(yáng)，
納米Y203:Eu"發(fā)光材料的研究綜述，化工進(jìn)展，6 (2003): 573-577〗。
以Er^作為激活離子的激光材料，可以通過(guò)4113/2-4115/2能級(jí)躍遷產(chǎn)生1.54um 激光，這種波長(zhǎng)的激光對(duì)人眼是安全的。但是由于E^+對(duì)激光二極管(laserdk)de， LD)泵浦和燈泵浦的吸收較弱，導(dǎo)致了很高的激光閩值。[韓秀梅，王國(guó)富雙摻 Er3+ , Yb"離子KY(W04)2晶體的光譜性質(zhì)。中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，20-6 (2002): 584-586]。 使E一+在激光醫(yī)療、激光測(cè)距、激光通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
摻鉺氧化釓中Er^+可以很容易取代Gd"而成為激光晶體[Aka G.， Salin F.， Pelenc D.， Linear and Nonlinear Optical Properties of A New Gadolinium Calcium Oxoborate Crystal Ga4GdO(B03)3, J. Opt. Soc. Am. B., 1997, (14): 2238]。 Ei"3+離子 的能級(jí)豐富,發(fā)射波長(zhǎng)從可見(jiàn)到近紅外共有9個(gè)躍遷通道。其中1.53 ^m和2.94
拜兩個(gè)波段的激光發(fā)射分別對(duì)應(yīng)4I13/2-4I15/2和"Iu/2-、3/2能級(jí)之間的躍遷。1.53
激光對(duì)人眼安全,人體細(xì)胞組織對(duì)2.94 激光強(qiáng)烈吸收。因此在通訊和醫(yī)療 等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
電化學(xué)鍍膜方法制備摻雜鉺的氧化釓薄膜是一種全新的制備方法，并能制 備出性能優(yōu)良的薄膜。通過(guò)反應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以在襯底材料上均勻生長(zhǎng)氧化 釓和氧化鉺共沉積薄膜，既可以減少反應(yīng)用料，又省去后續(xù)的涂敷工藝，大大 降低生產(chǎn)成本。另外，電化學(xué)方法成膜均勻，沉積厚度可控，設(shè)備與操作簡(jiǎn)單、 反應(yīng)條件溫和、環(huán)境污染小，是一種全新的、潔凈、溫和、環(huán)境友好的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其制備方法，以 可溶性釓鹽和鉺鹽溶液為原料，通過(guò)電化學(xué)方法在導(dǎo)電石墨電極上沉積摻鉺氧 化釓薄膜，經(jīng)高溫退火得到摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜。本發(fā)明采用的技術(shù)方案步驟如下
一、 一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜-
在導(dǎo)電石墨電極一個(gè)面上沉積有一層氧化釓和氧化鉺黃綠光發(fā)光薄膜。
所述的發(fā)光薄膜(l)的化學(xué)式為Gd203:Er3+，該薄膜材料在540~620納米處 存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。
二、 一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜的制備方法，該方法的步驟如下
1) 分別將可溶性釓鹽和鉺鹽，溶于去離子水中，攪拌，均配成摩爾濃度 0.05-0.2 mol/L的釓鹽溶液和鉺鹽溶液；
2) 取上述釓鹽和鉺鹽溶液組成混合均勻的溶液，通過(guò)恒溫水浴控制溶液溫度 在50。C 70。C;
3) 利用由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成的三電極電化學(xué)池進(jìn)行導(dǎo)電襯底 上的薄膜沉積，將三電極插入釓鹽和鉺鹽溶液組成的混合溶液中，調(diào)節(jié)工作電 極與SCE飽和甘汞參比電極間的電壓在-0.9V -1.4V之間，沉積時(shí)間控制在15 分鐘~60分鐘；
4) 將沉積好的薄膜，用去離子水清洗，并干燥，隨后，將薄膜在400 °C 700 °C氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下退火燒結(jié)30分鐘 120分鐘。
所述的三電極電化學(xué)池中，工作電極為導(dǎo)電石墨電極，對(duì)電極為鉑金電極、 金電極或者石墨電極，參比電極為SCE飽和甘汞參比電極。 所述的可溶性釓鹽與鉺鹽為硝酸鹽。
所述的發(fā)光薄膜的化學(xué)式為Gd203:Er3+，該薄膜成膜均勻致密無(wú)開(kāi)裂，在 540-620納米處存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。 本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的電化學(xué)沉積方法和后續(xù)高溫退火過(guò)程，制得一種新型的 摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜，該薄膜材料均勻致密無(wú)開(kāi)裂，在540-620納米處 存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單、原料易得、成本低，能耗低， 無(wú)毒，成膜均勻致密無(wú)開(kāi)裂。


圖1是摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜結(jié)構(gòu)示意圖l中1、摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜，2、導(dǎo)電石墨電極。
圖2是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的能譜圖。
圖3是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的XRD譜圖。
圖4是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的電鏡照片(低倍)圖。圖5是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的電鏡照片(高倍)圖。
圖6是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的光致發(fā)光發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明在導(dǎo)電石墨電極2上沉積一層摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光 薄膜l。所述的該發(fā)光薄膜的化學(xué)式為Gd203:Er3+，該薄膜材料在540~620納米 處存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。
實(shí)施例h
摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其合成，將4.5129 g六水合硝酸釓溶于100 mL去離子水中，攪拌，配成摩爾濃度0.1 mol/L的釓鹽溶液；將4.6130 g六水合 硝酸鉺溶于lOOmL去離子水中，攪拌，配成摩爾濃度0.1mol/L的鉺鹽溶液。
取上述釓鹽和鉺鹽按一定比例混合，混合溶液共12mL，通過(guò)恒溫水浴控制 溶液溫度在50。C。利用三電極電化學(xué)池進(jìn)行摻鉺氧化釓薄膜的沉積。工作電極 為導(dǎo)電石墨。對(duì)電極為高純度的鉑金電極。參比電極為SCE飽和甘汞參比電極。 將三電極插入釓鹽和鉺鹽混合溶液。調(diào)節(jié)電壓在-1.20 V (vs SCE飽和甘未參比電 極)，沉積時(shí)間控制在15分鐘。將沉積好的薄膜，用去離子水清洗，并干燥。隨 后，將薄膜在700 。C氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下退火燒結(jié)30分鐘。圖2是該薄膜產(chǎn)物的 EDS圖譜，圖譜上顯示主要存在氧、釓和鉺三種元素。禮和鉺的原子數(shù)量比約 為4.53: l:，說(shuō)明得到的薄膜是摻鉺氧化釓。圖3為薄膜的XRD譜圖，該譜圖 與立方相氧化釓的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS #43-1014)完全吻合。圖4為本例所得產(chǎn) 物的低倍電鏡照片。從圖中可以看出薄膜顆粒均勻，膜致密無(wú)開(kāi)裂。圖5為本 例所得產(chǎn)物的高倍電鏡照片。從圖6中看出本例產(chǎn)物有較強(qiáng)的光致發(fā)光發(fā)射光 譜，在540 620納米處存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。
實(shí)施例2:
摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其合成，將2.2565 g六水合硝酸軋溶于100 mL去離子水中，攪拌，配成摩爾濃度0.05 mol/L的釓鹽溶液；將2.3065 g六水 合硝酸鉺溶于100 mL去離子水中，攪拌，配成摩爾濃度0.05 mol/L的鉺鹽溶液。
取上述釓鹽和鉺鹽按一定比例混合，混合溶液共12mL，通過(guò)恒溫水浴控制 溶液溫度在70。C。利用三電極電化學(xué)池進(jìn)行摻鉺氧化釓薄膜的沉積。工作電極 為導(dǎo)電石墨。對(duì)電極為髙純度的鉑金電極。參比電極為SCE飽和甘汞參比電極。 將三電極插入釓鹽和鉺鹽混合溶液。調(diào)節(jié)電壓在-1.40 V (vs SCE飽和甘汞參比電 極)，沉積時(shí)間控制在60分鐘。將沉積好的薄膜，用去離子水清洗，并干燥。隨 后，將薄膜在700 。C氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下退火燒結(jié)90分鐘。所制備的摻鉺氧化軋薄膜的具體測(cè)試結(jié)果與實(shí)施例1的測(cè)試效果相似。 實(shí)施例3:
摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其合成，將9.0260 g六水合硝酸釓溶于100 mL去離子水中，攪拌，配成摩爾濃度0.2 mol/L的釓鹽溶液；將9.2260 g六水合 硝酸鉺溶于100mL去離子水中，攪拌，配成摩爾濃度0.2 mol/L的鉺鹽溶液。
取上述釓鹽和鉺鹽按一定比例混合，混合溶液共12mL，通過(guò)恒溫水浴控制 溶液溫度在40。C。利用三電極電化學(xué)池進(jìn)行摻鉺氧化釓薄膜的沉積。工作電極 為導(dǎo)電石墨。對(duì)電極為高純度的鉑金電極。參比電極為SCE飽和甘汞參比電極。 將三電極插入釓鹽和鉺鹽混合溶液。調(diào)節(jié)電壓在-0.9 V (vs SCE飽和甘汞參比電 極)，沉積時(shí)間控制在30分鐘。將沉積好的薄膜，用去離子水清洗，并干燥。隨 后，將薄膜在400 。C氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下退火燒結(jié)120分鐘。所制備的摻鉺氧化軋 薄膜的具體測(cè)試結(jié)果與實(shí)施例1的測(cè)試效果相似。
權(quán)利要求
1、一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜，其特征在于在導(dǎo)電石墨電極(2)一個(gè)面上沉積有一層氧化釓和氧化鉺黃綠光發(fā)光薄膜(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜，其特征在于-所述的發(fā)光薄膜(l)的化學(xué)式為Gd203:Er3+，該薄膜材料在540 620納米處存在 寬帶黃綠光發(fā)射光譜。
3、 一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于該方法的步驟 如下1) 分別將可溶性釓鹽和鉺鹽，溶于去離子水中，攪拌，均配成摩爾濃度 0.05 0.2 mol/L的釓鹽溶液和鉺鹽溶液；2) 取上述釓鹽和鉺鹽溶液組成混合均勻的溶液，通過(guò)恒溫水浴控制溶液溫度 在50。C 70 。C;3) 利用由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成的三電極電化學(xué)池進(jìn)行導(dǎo)電襯底 上的薄膜沉積，將三電極插入釓鹽和鉺鹽溶液組成的混合溶液中，調(diào)節(jié)工作電 極與SCE飽和甘汞參比電極間的電壓在-0.9 V--1.4 V之間，沉積時(shí)間控制在15 分鐘~60分鐘；4) 將沉積好的薄膜，用去離子水清洗，并干燥，隨后，將薄膜在400 °C~700 。C氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下退火燒結(jié)30分鐘 120分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種慘鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜的制備方法，其 特征在于所述的三電極電化學(xué)池中，工作電極為導(dǎo)電石墨電極，對(duì)電極為鈾 金電極、金電極或者石墨電極，參比電極為SCE飽和甘汞參比電極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜的制備方法，其 特征在于所述的可溶性釓鹽與鉺鹽為硝酸鹽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種摻鉺氧化釓綠光發(fā)光薄膜的制備方法，其特 征在于所述的發(fā)光薄膜的化學(xué)式為Gd203:Er3+，該薄膜成膜均勻致密無(wú)開(kāi)裂， 在540~620納米處存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜及其制備方法。在石墨導(dǎo)電襯底上沉積一層摻鉺氧化釓黃綠光發(fā)光薄膜。選擇可溶性釓鹽溶液和可溶性鉺鹽為原料，利用電化學(xué)方法在石墨導(dǎo)電襯底上進(jìn)行薄膜沉積。將三電極插入鉺鹽和釓鹽的混合均勻溶液中，在50℃-70℃的恒溫水浴中進(jìn)行沉積。調(diào)節(jié)電壓在-0.90V～-1.4V(vs SCE飽和甘汞參比電極)之間，沉積時(shí)間為15分鐘～60分鐘。將得到的薄膜清洗并干燥。隨后，將薄膜在400℃～700℃下氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下退火燒結(jié)30分鐘～120分鐘。制備的發(fā)光薄膜均勻致密無(wú)開(kāi)裂。該薄膜材料在540～620納米處存在寬帶黃綠光發(fā)射光譜。本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單、原料易得、成本低，能耗低，無(wú)毒，成膜均勻致密無(wú)開(kāi)裂。
文檔編號(hào)C09K11/77GK101560683SQ20091009800
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者俞曉晶, 席珍強(qiáng), 張亞萍, 王耐艷, 王龍成, 紅 賈, 金達(dá)萊 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)