本發(fā)明涉及稀土基上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，具體涉及一種白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、稀土元素?fù)诫s的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料由于其具有的獨(dú)特的反斯托克斯發(fā)光現(xiàn)象以及長(zhǎng)壽命，窄發(fā)射并且具有穩(wěn)定的能級(jí)結(jié)構(gòu)與光譜特征等特點(diǎn)，可以通過(guò)將多個(gè)低能光子整合為一個(gè)高能光子的方式有效的將近紅外激發(fā)光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光或紫外光。這些獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)使稀土上轉(zhuǎn)換材料在防偽標(biāo)識(shí)、生物成像和安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都得到了深度研究。稀土上轉(zhuǎn)換材料通常由兩部分組成，包括基質(zhì)材料和摻雜在其中的功能性稀土離子。氟化物由于其顯著的低聲子能量可以使聲子輔助的非輻射弛豫被極大地抑制，因此是最常見(jiàn)的基質(zhì)材料，如nayf4和nagdf4，但其本身不具備光學(xué)活性。摻雜的稀土離子通常包括用于實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光上轉(zhuǎn)換的激活劑離子(如er3+,tm3+、ho3+等)和將材料接收的能量傳遞給激活劑的敏化劑離子(如yb3+和nd3+)。目前，研究最為成熟的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料為nayf4:yb,er，該材料在接受980nm近紅外光激發(fā)后在523nm、543nm和653nm處出現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)射，總體上呈現(xiàn)為綠色發(fā)光。

2、然而，常見(jiàn)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料無(wú)法突破光色對(duì)應(yīng)用的限制，如果要實(shí)現(xiàn)光色調(diào)控則普遍要通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行進(jìn)一步的改性?xún)?yōu)化，如構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)或改變摻雜離子的種類(lèi)等方式，這不僅會(huì)帶來(lái)資源浪費(fèi)和制備成本的上升，其復(fù)雜的改性方法也會(huì)不可避免地帶來(lái)環(huán)境污染，從而限制材料的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明在980nm近紅外激光的激發(fā)下在473nm、543nm、653nm和802nm處均展現(xiàn)了明顯的上轉(zhuǎn)換發(fā)射峰，通過(guò)各波段色光的組合，材料總體上呈現(xiàn)出白色的上轉(zhuǎn)換發(fā)光。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料，化學(xué)通式為nayxluyf4:ybm,ern，x+y+m+n＝1，x：y＝0.18～0.33：0.45～0.60；m：n＝0.17～0.20：0.02～0.05；(x+y)：(m+n)＝0.63～0.93:0.19～0.25。

4、優(yōu)選地，所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料包括nay0.25lu0.53f4:yb0.17,er0.05、nay0.27lu0.51f4:yb0.19,er0.03或nay0.234lu0.546f4:yb0.18,er0.04。

5、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料的制備方法，包括以下步驟：

6、將naf溶于水中，得到naf溶液；

7、將y鹽、lu鹽、yb鹽、er鹽、表面改性劑和乙二醇混合，得到稀土鹽溶液；

8、將所述naf溶液和稀土鹽溶液混合，調(diào)節(jié)所得混合溶液的ph值至3～6，進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到上轉(zhuǎn)換納米晶體；

9、將所述上轉(zhuǎn)換納米晶體進(jìn)行干燥，得到稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料。

10、優(yōu)選地，所述表面改性劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種或幾種。

11、優(yōu)選地，所述naf、y鹽、lu鹽、yb鹽和er鹽的摩爾比為3.5～6.0：0.18～0.33：0.45～0.60：0.17～0.20：0.02～0.05。

12、優(yōu)選地，所述y鹽、lu鹽、yb鹽和er鹽的總摩爾量與表面改性劑的質(zhì)量的比為0.8～1.2mmol：0.8～1.5g。

13、優(yōu)選地，所述naf溶液的濃度為0.35～0.60mol/l；所述稀土鹽溶液中稀土鹽的總濃度為0.041～0.059mol/l。

14、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～220℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為12～16小時(shí)。

15、優(yōu)選地，所述干燥的溫度為60～100℃，所述干燥的時(shí)間為10～16小時(shí)。

16、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料在防偽標(biāo)識(shí)、生物成像或安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明提供了一種白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料，本發(fā)明通過(guò)在基質(zhì)中添加稀土元素，使得er3+在980nm近紅外光激發(fā)下在多個(gè)波段均出現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光，經(jīng)過(guò)不同光色的混合，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需復(fù)雜改性即可實(shí)現(xiàn)的er3+的白色發(fā)光。不同于普遍的er3+的綠色發(fā)光，白色發(fā)光的實(shí)現(xiàn)拓展了上轉(zhuǎn)換熒光粉材料在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用前景。本發(fā)明提供的白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料的化學(xué)穩(wěn)定性好，在激光照射下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。實(shí)施例結(jié)果表明，在980nm近紅外光激發(fā)下，本發(fā)明提供的白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料展現(xiàn)出明亮穩(wěn)定的白色上轉(zhuǎn)換發(fā)光。

18、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，節(jié)約資源和成本。本發(fā)明通過(guò)進(jìn)行簡(jiǎn)單快捷的水熱反應(yīng)，制備出無(wú)需改性的單核白色發(fā)光上轉(zhuǎn)換材料，在節(jié)約成本和環(huán)境友好的同時(shí)，拓展了稀土上轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料，化學(xué)通式為nayxluyf4:ybm,ern，x+y+m+n＝1，x：y＝0.18～0.33：0.45～0.60；m：n＝0.17～0.20：0.02～0.05；(x+y)：(m+n)＝0.63～0.93:0.19～0.25。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料，其特征在于，所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料包括nay0.25lu0.53f4:yb0.17,er0.05、nay0.27lu0.51f4:yb0.19,er0.03或nay0.234lu0.546f4:yb0.18,er0.04。

3.權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料的制備方法，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述表面改性劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述naf、y鹽、lu鹽、yb鹽和er鹽的摩爾比為3.5～6.0：0.18～0.33：0.45～0.60：0.17～0.20：0.02～0.05。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述y鹽、lu鹽、yb鹽和er鹽的總摩爾量與表面改性劑的質(zhì)量的比為0.8～1.2mmol：0.8～1.5g。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述naf溶液的濃度為0.35～0.60mol/l；所述稀土鹽溶液中稀土鹽的總濃度為0.041～0.059mol/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～220℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為12～16小時(shí)。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述干燥的溫度為60～100℃，所述干燥的時(shí)間為10～16小時(shí)。

10.權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料或權(quán)利要求3～9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料在防偽標(biāo)識(shí)、生物成像或安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種白色發(fā)光的稀土單核上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉體材料及其制備方法和應(yīng)用，涉及稀土基上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)在基質(zhì)中添加稀土元素，使得Er<supgt;3+</supgt;在980nm近紅外光激發(fā)下在多個(gè)波段均出現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光，經(jīng)過(guò)不同光色的混合，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需復(fù)雜改性即可實(shí)現(xiàn)的Er<supgt;3+</supgt;的白色發(fā)光。

技術(shù)研發(fā)人員：王覓堂,李玉峰,金斯琴高娃
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9