一種稀土紅外發(fā)光材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種稀土紅外發(fā)光材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土紅外發(fā)光材料是一種新型的發(fā)光材料，該材料能有效的吸收紫外或者可見光，并以特定窄波長光的形式發(fā)射，廣泛用于夜視照明、光纖通訊、導(dǎo)彈制導(dǎo)，光放大及生物熒光標記等領(lǐng)域，由于各種紅外波長在不同基質(zhì)中的衰減不同，使得紅外光在應(yīng)用領(lǐng)域具有較高的選擇性，因此，有必要研發(fā)多種波長的紅外發(fā)光材料。
[0003]目前使用的稀土紅外材料仍為傳統(tǒng)的釔鋁石榴石材料，該類材料制備過程困難，反應(yīng)溫度高，必須通過拉成單晶才能達到全天候穩(wěn)定使用的商業(yè)化目的，因而，相應(yīng)的增加了生產(chǎn)成本。目前研宄報道的稀土紅外材料多為稀土或者鉍離子激活的含氧硅酸鹽或者硅鋁酸鹽，它們的可見光發(fā)光效果較好，但它們離子間的能量傳遞相對較低，因此它們的紅外發(fā)光強度均較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種稀土紅外發(fā)光材料及其制備方法。本發(fā)明提供的稀土紅外發(fā)光材料的紅外發(fā)光強度較高。
[0005]本發(fā)明提供了一種稀土紅外發(fā)光材料，具有式I所示通式:
[0006][Sr(HbI)MaXb] O: cRe 式I;
[0007]式I 中，a = O ?0.05，b = O ?0.15，c = 0.0001 ?0.08 ;
[0008]所述M 選自 B、Al、Ga、In、Zr、S1、Sc、Y、La、Gd、Lu 和 Bi 中的一種或多種；
[0009]所述X選自L1、Na、K、Mg、Ca和Ba中的一種或多種；
[0010]所述Re選自Nd、Ho、Er、Tm和Yb中的一種或多種。
[0011]優(yōu)選地，所述a = O?0.04 ;
[0012]b = O?0.10;
[0013]c = 0.005 ?0.02。
[0014]優(yōu)選地，所述M選自B、Zr、S1、Al、Ga、Lu、Y、In、La、Gd和Bi中的一種或多種。
[0015]本發(fā)明提供了一種稀土紅外發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0016]將含Sr化合物、含M化合物、含X化合物和含Re化合物混合，得到第一混合物；
[0017]將第一混合物包裹上第二混合物，燒結(jié)，再去除包裹層，得到稀土紅外發(fā)光材料；
[0018]所述第二混合物包括含Sr化合物、二氧化硅、硅酸鹽、氧化鋁、氧化鋯、含X化合物、含Z化合物和含Re化合物中的一種或多種，所述含Z化合物中Z選自Ga、Lu、Y、In、La、Gd和Bi中的一種或多種；
[0019]所述稀土紅外發(fā)光材料具有式I所示通式:
[0020][Sr(HbI)MaXb] O: cRe 式I;
[0021]式I 中，a = O ?0.05，b = O ?0.15，c = 0.0001 ?0.08 ;
[0022]所述M 選自 B、Al、Ga、In、Zr、S1、Sc、Y、La、Gd、Lu 和 Bi 中的一種或多種；
[0023]所述X選自L1、Na、K、Mg、Ca和Ba中的一種或多種；
[0024]所述Re選自Nd、Ho、Er、Tm和Yb中的一種或多種。
[0025]優(yōu)選地，所述第二混合物包括二氧化硅、堿土金屬硅酸鹽、二氧化鋯、氧化鋁、氧化鍶、碳酸鍶、含Z的氧化物、含Z的碳酸鹽、含Z的草酸鹽、含Z的氯化物、含Z的硝酸鹽、含Z的醋酸鹽、含X的氧化物、含X的碳酸鹽、含X的草酸鹽、含X的氯化物、含X的硝酸鹽、含X的醋酸鹽、含Re的氧化物和含Re的氯化物中的一種或多種。
[0026]優(yōu)選地，所述燒結(jié)的溫度為1200°C?1550°C。
[0027]優(yōu)選地，所述燒結(jié)的時間為Ih?20h。
[0028]優(yōu)選地，所述燒結(jié)的氣氛為空氣或氧氣。
[0029]優(yōu)選地，所述第二混合物和第一混合物的質(zhì)量比為0.2?5:1。
[0030]優(yōu)選地，所述第二混合物中含Sr化合物與第二混合物中其它化合物的物質(zhì)的量比為O?5:1。
[0031]本發(fā)明提供了一種稀土紅外發(fā)光材料，具有式I所示通式:[Sr(1_a_b_e)MaXb] O: cRe式I ;式I中，M、X和Re均為摻雜離子，a、b和c為相應(yīng)摻雜離子相對于Sr原子所占有的摩爾百分比系數(shù)，a = O ?0.05，b = O ?0.15，c = 0.0001 ?0.08 ;所述 M 包括 B、Al、Ga、In、Zr、S1、Sc、Y、La、Gd、Lu和Bi中的一種或多種；所述X包括L1、Na、K、Mg、Ca和Ba中的一種或多種；所述Re包括Nd、Ho、Er、Tm和Yb中的一種或多種。本發(fā)明提供的稀土紅外發(fā)光材料的基質(zhì)材料為氧化鍶，當(dāng)基質(zhì)材料吸收能量后，將能量傳遞給紅外發(fā)光中心離子即稀土離子，并發(fā)出紅外光，其紅外發(fā)光強度較高，發(fā)光效率較高。實驗結(jié)果表明:本發(fā)明提供的稀土紅外發(fā)光材料采用381nm近紫外光和522nm藍綠光激發(fā)時，稀土紅外發(fā)光材料的最大發(fā)射強度的波長分別位于977nm和1538nm附近；采用306nm近紫外光激發(fā)時，稀土紅外發(fā)光材料的最大發(fā)射強度的波長位于977nm附近；采用306nm近紫外光激發(fā)時，紅外發(fā)光材料的最大發(fā)射強度的波長分別位于804nm和1430nm附近；采用330nm近紫外光激發(fā)時，紅外發(fā)光材料的最大發(fā)射強度的波長位于1208nm附近；采用309nm近紫外光激發(fā)稀土紅外發(fā)光材料時，稀土紅外發(fā)光材料的最大發(fā)射強度的波長位于1068nm附近。
[0032]另外，本發(fā)明提供的稀土紅外發(fā)光材料無放射性，不會對環(huán)境造成危害。本發(fā)明提供的制備方法為高溫固相合成法，其工藝簡單，原料成本低廉，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例1?實施例14制備的稀土紅外發(fā)光材料的X射線衍射圖譜；
[0034]圖2為本發(fā)明實施例1制備的稀土紅外發(fā)光材料的激發(fā)發(fā)射光譜；
[0035]圖3為本發(fā)明實施例2、3、5、6、9、10、11、12和14制備的稀土紅外發(fā)光材料的激發(fā)發(fā)射光譜；
[0036]圖4為本發(fā)明實施例4和13制備的稀土紅外發(fā)光材料的激發(fā)發(fā)射光譜；
[0037]圖5為本發(fā)明實施例7制備的稀土紅外發(fā)光材料的激發(fā)發(fā)射光譜；
[0038]圖6為本發(fā)明實施例8制備的稀土紅外發(fā)光材料的激發(fā)發(fā)射光譜。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明提供了一種稀土紅外發(fā)光材料，具有式I所示通式:
[0040][Sr(1_a_b_c)MaXb]0:cRe 式I;
[0041]式I中，Μ、X和Re均為摻雜離子，a、b和c為相應(yīng)摻雜離子相對于Sr原子所占有的摩爾百分比系數(shù)，a = ο?0.05，b = O?0.15，c = 0.0001?0.08 ;
[0042]所述M 包括 B、Al、Ga、In、Zr、S1、Sc、Y、La、Gd、Lu 和 Bi 中的一種或多種；
[0043]所述X包括L1、Na、K、Mg、Ca和Ba中的一種或多種；
[0044]所述Re包括Nd、Ho、Er、Tm和Yb中的一種或多種。
[0045]在本發(fā)明中，所述a = O?0.05，優(yōu)選地，a = O?0.04，更優(yōu)選地，a = 0.005?
0.035 ；
[0046]b = O ?0.15，優(yōu)選地，b = O ?0.10，更優(yōu)選地，b = 0.005 ?0.10 ;
[0047]c = 0.0001 ?0.08，優(yōu)選地，c = 0.0002 ?0.05，更優(yōu)選地，c = 0.005 ?0.02 ;
[0048]所述M 包括 B、Al、Ga、In、Zr、S1、Sc、Y、La、Gd、Lu 和 Bi 中的一種或多種，所述 M優(yōu)選包括B、Zr、S1、Al、Ga、Lu、Y、In、La、Gd和Bi中的一種或多種；
[0049]所述X為L1、Na、K、Mg、Ca和Ba中的一種或多種，所述X優(yōu)選包括Na、K、Mg、Ca和Ba中的一種或多種；
[0050]所述Re包括Nd、Ho、Er、Tm和Yb中的一種或多種，所述Re優(yōu)選包括Nd、Ho、Er和Yb中的一種或多種。
[0051]具體的，所述稀土紅外發(fā)光材料可以為:(Sr0.85Zr0.04Ca0.10)0:0.0lNd ；(Sra 925Sicici2Cacitl5)Ch0.005Er ； (Sr0 92Ga0 02Ba0 05) O: 0.0lEr ; Srtl99O: 0.0lYb ; Srtl98O: 0.0I Yb，0.0lEr ； (Sr0.95Al0.02K0.02)0:0.0lHo ； (Sr0 985Gd0 005) 0: 0.0lTm ； (Sra 875Luatltl5Mgai)O = 0.0lEr，
0.0lYb ； (Sr0.97Bi0.01) 0:0.01Er,0.0lYb ； (Sr0.98Y0.005Na0.005) 0: 0.0lEr ;Sr0.98Ca0.010:0.0lYb ；或 Sra98NaatllO = 0.0lEr。
[0052]本發(fā)明提供了一種稀土紅外發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0053]將含Sr化合物、含M化合物、含X化合物和含Re化合物混合，得到第一混合物；
[0054]將第一混合物包裹上第二混合物，燒結(jié)，再去除包裹層，得到稀土紅外發(fā)光材料；
[0055]所述第二混合物包括含Sr化合物、二氧化硅