專(zhuān)利名稱(chēng)：以CaLa₂ZnO₅為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物理學(xué)中的固體發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以CaLa2ZnO5為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一種在紅外光激發(fā)下能夠發(fā)射出可見(jiàn)光的材料，在防偽、紅外探測(cè)、三維立體顯示、短波長(zhǎng)全固態(tài)激光器、生物標(biāo)記、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料根據(jù)基質(zhì)組分的不同，大致可分為氟化物、鹵氧化物、硫化物和氧化物等。目前，商用最多的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料主要是以氟化物為基質(zhì)，因氟化物基質(zhì)的聲子能量小，可減小光子弛豫造成的無(wú)輻射躍遷損失，所以具有較高的上轉(zhuǎn)換效率，但是其制備工藝復(fù)雜，成本高，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性差，且具有毒性，大大限制了實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種穩(wěn)定性高、發(fā)光性能良好的稀土離子摻雜的CaLa2ZnO5為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。本發(fā)明所提供的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為:CaLa2_x_y (YbxREy)ZnO5，其中:RE 為 Er，Ho, Tm, Pr 和 Nd 中的一種；0 ≤x ≤ 0.3，O < y ≤ 0.05。進(jìn)一步地,所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為:CaLa2_x_y (YbxEry) ZnO5,其中:0 < x < 0.3,0 < y < 0.05。進(jìn)一步地,所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為:CaLa2_x_y(YbxHoy)ZnO5，其中:0<x<0.3，0<y<0.012。進(jìn)一步地,所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為:CaLa2_x_y (YbxTmy) ZnO5,其中:0 ≤ x ≤ 0.3,0 < y ≤ 0.005。進(jìn)一步地,所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為:CaLa2_x_y(YbxPry)ZnO5，其中:0<x<0.3，0<y<0.01。進(jìn)一步地,所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為:CaLa2_x_y(YbxNdy)ZnO5，其中:0<x<0.3，0<y<0.01。本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是以為CaLa2ZnO5基質(zhì)，在基質(zhì)中摻雜不同種類(lèi)、不同濃度的稀土離子作為上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激活劑。該CaLa2ZnO5為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，發(fā)光性能好，通過(guò)調(diào)節(jié)基質(zhì)中稀土離子的添加種類(lèi)和相應(yīng)的添加摩爾量(X，y值)，就可得到發(fā)射橘紅、綠或藍(lán)等顏色的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。本發(fā)明同時(shí)提供了上述發(fā)光材料的制備方法。所提供的制備方法為溶膠-凝膠法，具體步驟如下:步驟一，將含Zn化合物粉料、含Ca化合物粉料、含La化合物粉料、Yb (NO3) 3溶液、RE (NO3) 3溶液按配方通式CaLa2_x_y (YbxREy) O5配料，攪拌均勻后得溶液A，接著將檸檬酸加入溶液A中完全反應(yīng)后得溶液B，所加檸檬酸與溶液A中的金屬離子的摩爾比為:(I 4):1 ;所述的含Zn化合物為氧化鋅或硝酸鋅，所述的含Ca化合物為碳酸鈣或硝酸鈣，所述的含La化合物為氧化鑭或硝酸鑭；步驟二，將溶液B先在60 80°C條件下保溫48 72h，接著在120°C條件下保溫12 24h，得前驅(qū)體；步驟三，將前驅(qū)體研磨后在400 600°C條件下預(yù)燒2 6h，得到初始材料，接著將初始材料研磨后在800 1200°C條件下煅燒2 10h，冷卻后研磨得到上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。

本發(fā)明采用溶膠-凝膠法制備稀土離子摻雜的CaLa2ZnO5為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其制備工藝簡(jiǎn)單、合成成本低廉、適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為實(shí)施例1中的CaLa2_aκ.JYba Pra JZnO5上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在不同溫度下煅燒5h的XRD圖譜；圖2為實(shí)施例1中的CaLa2Hatl3(YbaiEratl3)ZnO5上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)射光譜；圖3為實(shí)施例4中的CaLa2_Q.^0.005 (Yb0.^00.005) ZnO5上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施例方式CaLa2ZnO5在氧化物中有較低的聲子能量，且具有制備工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。因此CaLa2ZnO5作為上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)，既有較高的發(fā)光效率又有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，可以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。本發(fā)明的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是以CaLa2ZnO5為基質(zhì)，其中摻雜有稀土離子，所摻稀土離子為Yb和RE，RE為Er、Ho、Tm、Pr、Nd中的一種，結(jié)構(gòu)式CaLa2_x_y (YbxREy) Ζη_05中x表示Yb的摻雜摩爾量，y表示RE的摻雜摩爾量。以下是發(fā)明給出的關(guān)于幾種具體的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和制備方法及其發(fā)光性能，以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步解釋說(shuō)明。實(shí)施例1:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a ^0.03 (Yb0.^rtl.03) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Er3+:Zn2+=1: 1.87:0.1:0.03:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1002g、La2O3 (4N) 0.3048g、ZnO (AR) 0.0816g,量取 0.02mol/L 的 Yb (NO3) 3溶液5mL、0.01mol/L的Er (NO3) 3溶液3mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與溶液A中金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在500°C下預(yù)燒5h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1000°c煅燒5h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。圖1為該實(shí)施例的CaLa2^atl3(YbaiEratl3)ZnO5上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在不同溫度下煅燒5h的XRD圖譜，在圖1中，橫坐標(biāo)為2倍衍射角(° )，縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度(a.u.);從圖中可以看出，在900°C時(shí)得到純相，樣品的衍射峰與CaLa2ZnO5的文獻(xiàn)報(bào)道一致(參考文獻(xiàn)Bandi, Vengala Rao, et al.J.Alloys Compds.512 (2012) 264-269)，沒(méi)有出現(xiàn)雜相，說(shuō)明稀土離子的摻雜不影響CaLa2ZnO5的晶體結(jié)構(gòu)。圖2為該實(shí)施例CaLa2^atl3(YbaiEratl3)ZnO5的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)射光譜，在圖2中，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)(nm)，縱坐標(biāo)為發(fā)光強(qiáng)度(a.u.)，在980nm激光激發(fā)下可產(chǎn)生515 538nm和539 570nm綠光發(fā)射和637 702nm的紅光發(fā)射。實(shí)施例2:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa^aci5 (Yb0Er0.05) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Er3+:Zn2+=1: 1.95:0:0.05:1 分別稱(chēng)取原料 Ca (NO3)2.4H20 (AR) 0.2362g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.8445g、Zn (NO3) 2.6H20 (AR) 0.2975g,量取0.0lmol/L的Er (NO3) 3溶液5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為3:1稱(chēng)取檸檬酸2.5217g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ；2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在600°C下預(yù)燒4h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1200°C煅燒4h，冷卻后研磨得發(fā)橘紅光的熒光粉。實(shí)施例3:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a 3_α 03 (Yb0.3Er0.03) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:
I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子 摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Er3+:Zn2+=1: 1.67:0.3:0.03:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1002g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.7231g、ZnO (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L 的Yb (NO3) 3溶液15mL、0.0lmol/L的Er (NO3) 3溶液3mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在400°C下預(yù)燒6h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在90(TC煅燒8h，冷卻后研磨得發(fā)綠光熒光粉。實(shí)施例4:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a ^0.005 (Yb0.^00.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+: La3+: Yb3+:Ho3+: Zn2+=1: 1.895:0.1:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1002g,La2O3 (4N)0.3087g、Zn0 (AR) 0.0818g，量取 0.02mol/L 的 Yb(NO3)3溶液5mL、0.0lmol/L的Ho (NO3)3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在500°C下預(yù)燒5h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1000°c煅燒5h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。圖3為該實(shí)施例CaLa2_Q.^0.005 (Yb0.^00.005) ZnO5的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的發(fā)射光譜，圖3中，在980nm激光激發(fā)下可產(chǎn)生530 565nm綠光發(fā)射和640 675nm的紅光發(fā)射。實(shí)施例5:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2L12 (Yb0Ho0.012) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Ho3+:Zn2+=1: 1.988:0:0.012:1 分別稱(chēng)取原料 Ca (NO3) 2.4H20 (AR) 0.2364g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.8608g、Zn (NO3) 2.6H20 (AR) 0.2976g,量取0.0lmol/L的Ho (NO3) 3溶液1.2mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為3:1稱(chēng)取檸檬酸2.5218g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ；2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在600°C下預(yù)燒4h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1200°C煅燒4h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例6:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a 3_α 005 (Yb0.3Ho0.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 `Ca2+:La3+:Yb3+:Ho3+:Zn2+=1: 1.695:0.3:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1003g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.7340g、ZnO (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L的Yb (NO3) 3溶液15mL、0.0lmol/L的Ho (NO3) 3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6811g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在400°C下預(yù)燒6h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在900°C煅燒8h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例7: 該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a ^0.005 (Yb0.Jm0.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+: La3+: Yb3+: Tm3+: Zn2+=1: 1.895:0.1: 0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1002g,La2O3 (4N)0.3087g、Zn0 (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L 的 Yb(NO3)3溶液5mL、0.0lmol/L的Tm(NO3)3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在500°C下預(yù)燒5h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1000°c煅燒5h，冷卻后研磨得發(fā)藍(lán)光的熒光粉。
實(shí)施例8:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2K.0os (Yb0Tm0.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+: La3+: Yb3+: Tm3+: Zn2+=1: 1.995:0:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 Ca (NO3) 2.4H20 (AR) 0.2364g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.8638g、Zn (NO3) 2.6H20 (AR) 0.2975g,量取0.0lmol/L的Tm(NO3) 3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為3:1稱(chēng)取檸檬酸2.5220g,緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ；2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在600°C下預(yù)燒4h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1200°C煅燒4h，冷卻后研磨得發(fā)藍(lán)光的熒光粉。實(shí)施例9:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a3__ (Yba3Tmatltll)ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Tm3+:Zn2+=1: 1.699:0.3:0.001:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3(AR)0.1002g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.7357g、ZnO (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L的Yb (NO3) 3溶液15mL、0.0lmol/L的Tm(NO3) 3溶液0.1mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B;2)將溶液B放入·烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在400°C下預(yù)燒6h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在900°C煅燒8h，冷卻后研磨得發(fā)藍(lán)光的換熒光粉。實(shí)施例10:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a ^0.005 (Yb0.^r0.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+: La3+: Yb3+:Pr3+: Zn2+=1: 1.895:0.1:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1002g,La2O3 (4N)0.3087g、Zn0 (AR) 0.0814g，量取 0.02mol/L 的 Yb(NO3)3溶液5mL、0.0lmol/L的Pr(NO3)3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ；2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在500°C下預(yù)燒5h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1000°c煅燒5h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例11:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa^acil (Yb0Pr0.01) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:
I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Pr3+:Zn2+=1: 1.99:0:0.01:1 分別稱(chēng)取原料 Ca (NO3)2.4H20 (AR) 0.2364g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.8617g、Zn (NO3) 2.6H20 (AR) 0.2975g,量取0.0lmol/L的Pr (NO3)3溶液ImL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為3:1稱(chēng)取檸檬酸2.5217g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ；2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在600°C下預(yù)燒4h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1200°C煅燒4h，冷卻后研磨得得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例12:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a 3_α 005 (Yb0.3Pr0.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+: La3+: Yb3+:Pr3+: Zn2+=1: 1.695:0.3:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3(AR)0.1002g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.7339g、ZnO (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L的Yb (NO3) 3溶液15mL、0.0lmol/L的Pr (NO3) 3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充 分，在400°C下預(yù)燒6h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在900°C煅燒8h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例13:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_Q.^0.005 (Yb0.^da 005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Nd3+:Zn2+=1: 1.895:0.1:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3 (AR) 0.1002g,La2O3 (4N)0.3088g、Zn0 (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L 的 Yb(NO3)3溶液5mL、0.0lmol/L的Nd(NO3)3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6814g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在500°C下預(yù)燒5h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1000°c煅燒5h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例14:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa^acil (Yb0Nd0.01) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Nd3+:Zn2+=1: 1.99:0:0.01:1 分別稱(chēng)取原料 Ca (NO3)2.4H20 (AR) 0.2364g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.8617g、Zn (NO3) 2.6H20 (AR) 0.2976g,量取0.0lmol/L的Nd(NO3)3溶液ImL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為3:1稱(chēng)取檸檬酸2.5218g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B ；
2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在600°C下預(yù)燒4h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在1200°C煅燒4h，冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。實(shí)施例15:該實(shí)施例為溶膠-凝膠法制備上轉(zhuǎn)換熒光粉CaLa2_a 3_α 005 (Yb0.3Nd0.005) ZnO5,具體制備過(guò)程如下:I)按反應(yīng)物陽(yáng)離子摩爾比 Ca2+:La3+:Yb3+:Nd3+:Zn2+=1: 1.695:0.3:0.005:1 分別稱(chēng)取原料 CaCO3(AR)0.1002g、La (NO3) 3.6H20 (AR) 0.7339g、ZnO (AR) 0.0816g，量取 0.02mol/L的Yb (NO3) 3溶液15mL、0.0lmol/L的Nd (NO3) 3溶液0.5mL混合攪拌得溶液A ;按檸檬酸與金屬離子比例為2:1稱(chēng)取檸檬酸1.6815g，緩慢加入溶液A中，邊加邊攪拌，使之完全反應(yīng)，得到無(wú)色透明溶液B;2)將溶液B放入烘箱中，在80°C下保溫48h，形成均一透明膠體，接著升溫至120°C，保溫24h，得褐色的前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體研磨充分，在400°C下預(yù)燒4h，得到蓬松灰色的初始材料，將初始材料充分研磨后在900°C煅燒8h， 冷卻后研磨得發(fā)綠光的熒光粉。
權(quán)利要求
1.CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，該上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為CaLa2_x_y (YbxREy) ZnO5，其中RE 為 Er，Ho，Tm，Pr 和 Nd 中的一種；0 彡 x 彡 O. 3，O < y 彡 O. 05。
2.如權(quán)利要求I所述的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為CaLa2_x_y (YbxEry) ZnO5,其中0 < x < O. 3，0<y ^ O. 05。
3.如權(quán)利要求I所述的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為CaLa2_x_y (YbxHoy) Zn05，其中0 < x < O. 3，0<y ^ O. 012。
4.如權(quán)利要求I所述的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為CaLa2_x_y(YbxTmy)ZnO5，其中0 < x < O. 3，0<y ^ O. 005。
5.如權(quán)利要求I所述的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為CaLa2_x_y(YbxPry)ZnO5，其中0 < x < O. 3，0<y ^ O. 01 ο
6.如權(quán)利要求I所述的CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其特征在于，所述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)式為CaLa2_x_y(YbxNdy)ZnO5，其中0 < x < O. 3，0<y ^ O. 01 ο
7.上述CaLa2ZnO5基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，方法的具體步驟如下 步驟一，將含Zn化合物粉料、含Ca化合物粉料、含La化合物粉料、Yb (NO3)3溶液、RE (NO3) 3溶液按配方通式CaLa2_x_y (YbxREy) O5配料，攪拌均勻后得溶液A，接著將檸檬酸加入溶液A中完全反應(yīng)后得溶液B，所加檸檬酸與溶液A中的金屬離子的摩爾比為(I 4):1 ;所述的含Zn化合物為氧化鋅或硝酸鋅，所述的含Ca化合物為碳酸鈣或硝酸鈣，所述的含La化合物為氧化鑭或硝酸鑭； 步驟二，將溶液B先在60 80°C條件下保溫48 72h，接著在120°C條件下保溫12 24h，得前驅(qū)體； 步驟三，將前驅(qū)體研磨后在400 60(TC條件下預(yù)燒2 6h，得到初始材料，接著將初始材料研磨后在800 1200°C條件下煅燒2 10h，冷卻后研磨得到上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了以CaLa2ZnO5為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法。所提供的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是以為CaLa2ZnO5基質(zhì)，在基質(zhì)中摻雜不同種類(lèi)、不同濃度的稀土離子作為上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激活劑。其制備方法是采用溶膠凝膠法進(jìn)行制備，可合成系列穩(wěn)定性良好、發(fā)光性能優(yōu)越的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。
文檔編號(hào)C09K11/78GK103254899SQ20131013466
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者郭崇峰, 李琳, 李婷 申請(qǐng)人:西北大學(xué)