一種用于抑制Yb/Er:NaGdF₄上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度猝滅效應(yīng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)發(fā)光材料領(lǐng)域。一種用于抑制Yb/Er:NaGdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度猝滅效應(yīng)的方法，依次包括如下步驟：將乙酸釓，乙酸鉺，乙酸鎂，乙酸鐿，油酸，十八烯加入到三頸瓶中，得到無(wú)水的透明溶液A；待A溶液自然冷卻至30℃后，將氫氧化鈉和氟化銨的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中；待甲醇溶液全部揮發(fā)之后，升溫并保溫，自然冷卻到室溫；納米晶用乙醇和環(huán)己烷混合液洗滌，然后烘干后得到最終產(chǎn)物。該方法的優(yōu)點(diǎn)是制備方法簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)量高。
【專利說(shuō)明】
-種用于抑制化/Er:NaGdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度婷滅效 應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)發(fā)光材料領(lǐng)域，設(shè)及一種通過(guò)異價(jià)離子滲雜調(diào)控納米晶結(jié)構(gòu)，進(jìn) 而抑制上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度巧滅效應(yīng)的方法，最終實(shí)現(xiàn)高濃度激活離子滲雜。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，稀±離子滲雜氣化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶在太陽(yáng)能電池、Ξ維顯示W(wǎng)及生 物成像等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。高發(fā)光效率是運(yùn)類材料獲得實(shí)際應(yīng)用的重要前 提，提高效率最有效的方法之一是增加激活離子滲雜濃度，然而由于稀上離子具有豐富的 能級(jí)結(jié)構(gòu)，增加激活離子滲雜濃度會(huì)導(dǎo)致濃度巧滅效應(yīng)，即產(chǎn)生大量的無(wú)福射弛豫W及能 量反傳遞，使得發(fā)光強(qiáng)度大幅降低。目前研究最廣泛的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料是Yb/Er: NaG化，其中Er3+離子最合適的滲雜濃度為2%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明公開(kāi)一種新穎的抑制激活離子在化/Er:化GdF4納米晶中濃度巧滅效應(yīng)的 方法，具體是通過(guò)Mgh離子滲雜，調(diào)控化/Er: NaGdF4納米晶的結(jié)構(gòu)，改變孔和化離子在晶 體結(jié)構(gòu)中的相對(duì)分布，進(jìn)而抑制濃度巧滅效應(yīng)，Er3+滲雜濃度在4%-12%之間，仍可W保證 納米晶的發(fā)光強(qiáng)度。
[0004] 實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種用于抑制化/Er:化GdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度巧滅效應(yīng)的方法，依次包括 如下步驟：
[0006] (1)將(0.5-y)毫摩爾乙酸C，y毫摩爾乙酸巧，0.3毫摩爾乙酸儀，0.2毫摩爾乙酸 鏡，10毫升油酸，16毫升十八締加入到Ξ頸瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)條件下，在150°C的溫度下 保溫1小時(shí)得到無(wú)水的透明溶液A;所述y為0.04-0.12之間；
[0007] (2)待A溶液自然冷卻至30°C后，將6毫升含有2毫摩爾氨氧化鋼和4毫摩爾氣化錠 的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在70°C保溫半小時(shí)；
[000引（3)待甲醇溶液全部揮發(fā)之后，升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然 冷卻到室溫；
[0009] (4)將步驟(3)所得的納米晶用乙醇和環(huán)己燒混合液洗涂，然后于40°C-8(rC烘干 后得到最終產(chǎn)物。
[0010] 作為優(yōu)選，y 是0.04、0.06、0.08、0.1、0.12中的一個(gè)。
[0011] 采用上述技術(shù)方案的一種用于抑制化/Er:化GdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度巧滅 效應(yīng)的方法，特殊之處在于，在原料中加入了乙酸儀，改變了稀±化3+和化離子的在基質(zhì) 化GdF4晶體結(jié)構(gòu)中相對(duì)位置，由于取代離子Mg2+和被取代離子Gd3巧有不同電荷和離子半 徑，導(dǎo)致最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，改變了化和化在晶體結(jié)構(gòu)中的相對(duì)分布，進(jìn)而 影響能量傳遞過(guò)程，最終達(dá)到濃度巧滅效應(yīng)的目的，Er3+滲雜濃度在4%-12%之間，仍可W 保證納米晶的發(fā)光強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有化3+滲雜濃度越高發(fā)光強(qiáng)度逐漸降低的問(wèn)題。此發(fā)明制 備方法簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)量高，所得產(chǎn)物分散性好、形狀均一，并且能在維持原有發(fā)光強(qiáng)度的 基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高濃度激活離子滲雜。運(yùn)種新穎的抑制濃度巧滅效應(yīng)的方法，為制備高上轉(zhuǎn)換 發(fā)光效率的納米材料提供一個(gè)全新的思路，有望在納米材料制備和應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的使 用。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1:對(duì)比例中20孔/址r: NaG祀4納米晶的X射線衍射圖（x = 2,4,6,8，10，12);
[001引圖2:對(duì)比例中20Yb/2Er: NaGdF4納米晶的透射電鏡圖；
[0014] 圖3:對(duì)比例中20孔/址r:NaG祀4的總發(fā)光強(qiáng)度變化圖；
[001引圖4:本專利實(shí)施例中30Mg/化/V化:NaGdF4納米晶的X射線衍射圖（y = 4，6，8，10， 12)；
[0016] 圖5:本專利實(shí)施例中30Mg/孔/yEr:NaGdF4納米晶的透射電鏡圖；
[0017] 圖6:本專利實(shí)施例中30Mg/孔/V化:NaG(ff4的總發(fā)光強(qiáng)度變化圖。
【具體實(shí)施方式】 [001引對(duì)比例
[0019] 將(0.8-X)毫摩爾乙酸C，X%毫摩爾乙酸巧，0.2毫摩爾乙酸鏡，10毫升油酸，16毫 升十八締加入到Ξ頸瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)條件下，在150°C的溫度下保溫1小時(shí)得到無(wú)水的 透明溶液A;待A溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氨氧化鋼和4毫摩爾氣化錠的 甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在70°C的溫度下保溫半小時(shí)；待甲醇溶液全部揮發(fā)之 后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻到室溫;將所得的納米晶用 乙醇和環(huán)己燒混合液洗涂，然后于60°C烘干后得到最終產(chǎn)物。不同化離子滲雜濃度，如圖1 中的x = 2、x = 4、x = 6、x = 8、x=10、x=12中x的數(shù)值是百分比濃度，即2%，4%，6%，8%， 10%，12%，對(duì)應(yīng)的乙酸巧的量分別是0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12毫摩爾，對(duì)應(yīng)的乙酸 禮的量分別是 0.78、0.76、0.74、0.72、0.70、0.68毫摩爾。
[0020]粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察表明：所得產(chǎn)物都為純六方相（圖1)， 尺寸約為8nm(圖2);從元素分析結(jié)果中得出產(chǎn)物中不含有儀元素;在980nm激光照射下，所 有樣品的發(fā)射譜都包含W539nm和65化m為中屯、的兩個(gè)波段，發(fā)光強(qiáng)度隨著化滲雜濃度的 逐漸提高而逐漸降低，最高降為原先的10% (圖3)。
[0021 ]實(shí)施例
[0022] 一種用于抑制化/Er:化GdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度巧滅效應(yīng)的方法，依次包括 如下步驟：（1)將(0.5-y)毫摩爾乙酸禮，0.3毫摩爾乙酸儀，y%毫摩爾乙酸巧，0.2毫摩爾乙 酸鏡，10毫升油酸，16毫升十八締加入到Ξ頸瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)條件下，在150°C的溫度下 保溫1小時(shí)得到無(wú)水的透明溶液A; (2)待A溶液自然冷卻到室溫后，將6毫升含有2毫摩爾氨 氧化鋼和4毫摩爾氣化錠的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在70°C的溫度下保溫半小 時(shí)；（3)待甲醇溶液全部揮發(fā)之后，迅速升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然 冷卻到室溫；（4)將所得的納米晶用乙醇和環(huán)己燒混合液洗涂，然后于60°C烘干后得到最終 產(chǎn)物。
[0023] 不同化3+離子滲雜濃度，如圖4中的7 = 4、7 = 6、7 = 8^ = 10、7=12中的數(shù)值是百分 比濃度，對(duì)應(yīng)的乙酸巧的量分別是0.04、0.06、0.08、0.1、0.12毫摩爾，對(duì)應(yīng)的乙酸禮的量分 別是 0.46、0.44、0.42、0.4、0.38毫摩爾，即實(shí)施例中7分別為0.04、0.06、0.08、0.1、0.12中 的一個(gè)。
[0024] 對(duì)比例和實(shí)施例中20化/2化:化GdF4和30Mg/20Yb/4Er:化GdF4納米晶的電感禪合 等離體-原子發(fā)射光譜計(jì)算結(jié)果(ICP-AES)如下：
[0025]
[0026] 粉末X射線衍射分析與透射電子顯微鏡觀察分析表明：所得產(chǎn)物都為純六方相，有 Mgh和無(wú) Mgh離子滲雜的納米晶，尺寸分別為8nm和18nm，含有不同激活離子Er3+的納米晶尺 寸基本相同。在980nm激光照射下，所有樣品的發(fā)射譜都包含W 539nm和650nm為中屯、的兩個(gè) 波段。隨著化滲雜濃度逐漸提高，發(fā)光強(qiáng)度先增加后降低（圖6)，當(dāng)化離子滲雜濃度為 10%時(shí)，轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度最好。在反應(yīng)體系中引入儀離子，產(chǎn)物的均勻性變好，平均晶粒尺寸 變?yōu)?8nm，原料中加入了乙酸儀，改變了稀±化3+和化離子的在基質(zhì)化GdF4晶體結(jié)構(gòu)中相 對(duì)位置，運(yùn)是由于取代離子Mg2+和被取代離子Gd3+具有不同離子半徑和電荷，導(dǎo)致晶格崎 變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)納米晶結(jié)構(gòu)的調(diào)控。對(duì)于無(wú) Mgh滲雜的樣品，隨著Er3+滲雜濃度從2%逐漸增加 到12%，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度大幅降低；而有Mgh滲雜的樣品，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度先增大，然后降 低。通過(guò)儀離子滲雜調(diào)控納米晶晶體結(jié)構(gòu)可W抑制濃度巧滅效應(yīng)，進(jìn)而在增強(qiáng)發(fā)光的基礎(chǔ) 上，實(shí)現(xiàn)孔/Er:NaGdF4納米晶中化離子最合適滲雜濃度是10%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于抑制Yb/Er: NaGdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度猝滅效應(yīng)的方法，其特征在于 依次包括如下步驟： (1) 將(0.5-y)毫摩爾乙酸釓，y毫摩爾乙酸鉺，0.3毫摩爾乙酸鎂，0.2毫摩爾乙酸鐿，10 毫升油酸，16毫升十八烯加入到三頸瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)條件下，在150°C的溫度下保溫1小 時(shí)得到無(wú)水的透明溶液A;所述y為0.04-0.12之間； (2) 待A溶液自然冷卻至30°C后，將6毫升含有2毫摩爾氫氧化鈉和4毫摩爾氟化銨的甲 醇溶液逐滴加入到A溶液中，然后在70°C保溫半小時(shí)； (3) 待甲醇溶液全部揮發(fā)之后，升溫到280°C，并在此溫度下保溫90分鐘，然后自然冷卻 到室溫； (4) 將步驟（3)所得的納米晶用乙醇和環(huán)己烷混合液洗滌，然后于40°C-80°C烘干后得 到最終產(chǎn)物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制Yb/Er: NaGdF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶中濃度猝滅效 應(yīng)的方法，其特征在于y是0.04、0.06、0.08、0.1、0.12中的一個(gè)。
【文檔編號(hào)】C09K11/85GK106010538SQ201610387815
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】雷磊, 徐時(shí)清
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)