本發(fā)明涉及光電功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種制備新型結(jié)構(gòu)氧化鈧和其增強(qiáng)下轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)：

稀土離子的4f軌道處于原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)層，被5s²5p⁶殼層電子部分屏蔽，從而大大降低了外界磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)4f電子的影響，使三價(jià)稀土離子主要表現(xiàn)特征的窄帶發(fā)射(一般只要100cm^-1)。稀土離子豐富且能量分布廣的能級(jí)導(dǎo)致其發(fā)射光譜可以覆蓋近紅外(NIR)、可見(Vis)、紫外(UV)和真空紫外(VUV)十分寬廣的光譜區(qū)域。鈧是第一個(gè)過(guò)渡元素，在周期表中與稀土元素同屬于IIIB族。其化學(xué)和物理性質(zhì)大體與稀土元素相似，但也有許多顯著差別，這部分是由于它半徑小和電負(fù)性大，而鈧本身的物理化學(xué)性質(zhì)也并沒有被完全挖掘。鈧的氧化物為Sc₂O₃，它有其獨(dú)特的物理性質(zhì)，比如高熔點(diǎn)，低熱膨脹以及較高的折射率。利用了鈧較高的折射率，設(shè)計(jì)出鈧作為基質(zhì)的多層空心結(jié)構(gòu)的納米微球，可以顯著增強(qiáng)發(fā)光。

綜上所述，通過(guò)簡(jiǎn)單的方法合成多殼層空心結(jié)構(gòu)的方法增強(qiáng)稀土摻雜氧化鈧發(fā)光具有重要意義。

如2015年(Lingbo Zong，Ranbo Yu，Small.，2015，11，2768-2773.)首次采用多層空心結(jié)構(gòu)增強(qiáng)Y₂O₃：Yb/Er發(fā)光，但其增強(qiáng)發(fā)光在于上轉(zhuǎn)換發(fā)光，利用多殼層增強(qiáng)其Yb，Er間的能量傳遞。反應(yīng)需在180攝氏度下反應(yīng)60小時(shí)，所以存在反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種制備新型結(jié)構(gòu)氧化鈧和其增強(qiáng)下轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的方法。該方法是利用了鈧較高折射率的物理性質(zhì)，通過(guò)調(diào)控空心結(jié)構(gòu)的殼層數(shù)，達(dá)到了發(fā)光增強(qiáng)的目的，且該方法反應(yīng)時(shí)間較短，合成過(guò)程簡(jiǎn)單，較為環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供一種制備新型結(jié)構(gòu)氧化鈧和其增強(qiáng)下轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的方法，技術(shù)方案如下：

步驟1：以蔗糖為原料，制備碳微球硬模板；

步驟2：以碳微球?yàn)橛材０澹疅釛l件下在稀土的鹽溶液中吸附足夠的稀土離子；

步驟3：將以上樣品放入馬弗爐中分別以2℃/min的速率燒至700℃，保溫2h，5℃/min的速率燒至700℃，保溫2h以及10℃/min的速率燒至400℃，保溫50min，再2℃/min的速率燒至700℃，保溫2h，自然冷卻至室溫，得到樣品。

本發(fā)明利用了鈧較高的折射率，設(shè)計(jì)出了以鈧作為基質(zhì)的多層空心結(jié)構(gòu)的納米微球，在氧化鈧中摻雜Tb³⁺，Eu³⁺，通過(guò)調(diào)控空心結(jié)構(gòu)的殼層數(shù)，達(dá)到了發(fā)光增強(qiáng)的目的。與其它方法相比，其操作簡(jiǎn)單，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，比其它稀土元素易形成多殼層的空心結(jié)構(gòu)，而且空心結(jié)構(gòu)使稀土發(fā)光納米材料有個(gè)更廣泛的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1，實(shí)施例2和實(shí)施例3所制備樣品的透射電子顯微鏡照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1，實(shí)施例2和實(shí)施例3所制備樣品的熒光發(fā)射光譜圖(300nm激發(fā))。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

將碳微球投入Sc(NO₃)₃·6H₂O，Tb(NO₃)₃·6H₂O中，160℃吸附Sc³⁺，Tb³⁺，離心，烘干，2℃/min的速率燒至700℃，保溫2h，待自然冷卻至室溫，得到樣品。

實(shí)施例2：

將碳微球投入Sc(NO₃)₃·6H₂O，Tb(NO₃)₃·6H₂O中，160℃吸附Sc³⁺，Tb³⁺，離心，烘干，5℃/min的速率燒至700℃，保溫2h，待自然冷卻至室溫，得到樣品。

實(shí)施例3：

將碳微球投入Sc(NO₃)₃·6H₂O，Tb(NO₃)₃·6H₂O中，180℃吸附Sc³⁺，Tb³⁺，離心，烘干，10℃/min的速率燒至400℃，保溫50min，再2℃/min的速率燒至700℃，保溫2h，待自然冷卻至室溫，得到樣品。

對(duì)實(shí)施例1～3所制備氧化鈧進(jìn)行測(cè)量分析，得到類似如圖1所示的透射電子顯微鏡照片，類似如圖2所示的熒光發(fā)射光譜圖。

申請(qǐng)人申明，以上所述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)特征以及詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)特征及詳細(xì)方法才能實(shí)施。本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明作任何等效的變化、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，所有的這些等價(jià)形式都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。