本发明专利技术公开了一种钽酸盐基上转换发光材料及其制备方法，化学组成为Y10-x-yErxYbyTa4O25，其中x为铒离子Er3+掺杂的摩尔百分数，y为镱离子Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.001≤x+y<10。本发明专利技术在970纳米红外激光激发下，在550纳米波长附近出现绿色发光峰，性能稳定，上转换效率高，发光强度随着激发二极管能量的增大而增强，基质结构稳定，掺杂稀土浓度高，有利于增强发光效率和实现高功率下的激发。制备时将含有合成发光材料所需元素的化合物按比例混合，采用高温煅烧、化学溶液或共沉淀法制备，方法灵活，原料来源丰富，价格低廉，制备过程简单，生产成本较低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种荧光粉及其制备方法，特别是，属于发光物理学中的发光材料
技术介绍
斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，称为反斯托克斯发光，又称上转换发光(Up-Convers1n)，它是一类重要的稀土发光材料。通常，在光致发光材料中，上转换发光材料能够通过多光子吸收机制将红外/近红外的长波长的激发光转换成短波长的可见发射光。上转换材料主要是掺稀土元素的固体化合物，利用稀土元素的亚稳态能级特性，吸收多个低能量的长波辐射，经多光子加和后发出高能的短波辐射，从而可使人眼看不见的红外光变为可见光。这一特征可使对长波灵敏度差的红外探测器的功能得到进一步发挥，因此上转换材料可作为红外光的显示材料如夜视系统材料、红外量子计数器、发光二极管以及其他激光材料等，在国民经济和国防建设领域有较大的应用潜力。上转换材料通常由激活离子、敏化剂和基质组成。由于Yb3+只有两个简单的能级即激发态2F5/2和基态的2f7/2能级，所以在敏化发光中显示出独特的特性，这样的结构降低了从激活离子到Yb3+敏化离子的后向能量转换，从而提高上转换发光效率，又由于铒离子Er3+的419/2和％1/2能级可以很容易地被970纳米的半导体激光器所激发，上转换效率高，是目前研宄较多的上转换材料的激活离子。Yb3+和Er 3+共掺杂的上转换材料目前已有诸多相关的报道，例如公开号为103305222B公开了一种镱铒双掺杂纳米棒上转换材料及其制备方法，该材料在980纳米光源激发下，显示强烈的红色荧光；公开号为101851507B用共沉淀法制备了铒镱共掺七铝酸十二钙上转换荧光粉，应用于生物分子荧光标记探针、光电器件等领域。人们一直在寻找一种既能获得较高的转换效率，又能具有高稳定性的基质材料，这为上转换发光材料的研宄指明新的方向。目前使用的基质材料主要有氟化物、氟氧化物、硫氧化物、卤化物等，这些基质由于性能不稳定、不易制备的缺点限制了它们的实际应用。铌酸盐和钽酸盐具有优异的激光特性，是一种潜在的优良的上转换发光基质材料，如公开号为CN103059848A的专利公开了 “钽酸锂上转换发光的荧光粉及其制备方法和应用”，可实现由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光，可应用于OLED领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种制备工艺简单，发光纯度好，性能优良的上转换发光材料及其制备方法。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是:一种钽酸盐基上转换发光材料，化学组成为Y1(l_x_yErxYbyTa4025，其中x为铒离子Er3+掺杂的摩尔百分数，y为镱离子Yb 3+掺杂的摩尔百分数，0.0Ol ( x+y<10o如上所述的钽酸盐基上转换发光材料的制备方法，采用高温固相法，包括如下步骤:(I)按化学组成Y1Q_x_yErxYbyTa402#各元素的化学计量比，其中0.001 ( x+y〈10，分别称取含有钇离子Y3+的化合物、含有钽离子Ta5+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物，混合并研磨均匀；(2)将混合物在空气气氛下预煅烧I?2次，预煅烧温度为200?700°C，预煅烧时间为I?20小时；(3)将步骤⑵得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为750?1050°C，煅烧时间为2?20小时；冷却至室温，研磨均匀后即得到粉末状钽酸盐基上转换发光材料。本专利技术高温固相法的一个优选方案是:步骤(2)的预煅烧温度为250?700°C，预煅烧时间为2?19小时；步骤(3)的煅烧温度为800?1000°C，煅烧时间为3?19小时。本专利技术高温固相法的的技术方案中，含有钇离子Y3+的化合物为氧化钇；含有钽离子Ta5+的化合物为氧化钽；含有铒离子Er 3+的化合物为氧化铒；含有镱离子Yb 3+的化合物为氧化镱。如上所述的钽酸盐基上转换发光材料的制备方法，采用化学溶液法，包括如下步骤:(I)按化学组成Y1Q_x_yErxYbyTa402#各元素的化学计量比，其中0.001 ( x+y〈10，分别称取含有钇离子Y3+的化合物、含有钽离子Ta5+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物，将它们分别溶解于稀硝酸或去离子水中；(2)按各反应物质量的0.5?2.0wt %分别添加络合剂，并在磁力搅拌下搅拌I小时，直至完全溶解，所述络合剂为柠檬酸或草酸中的一种；(3)将上述完全溶解后的溶液缓慢混合，放置烘箱中，静置、烘干，得到蓬松的前驱体；(4)将前驱体置于马弗炉中，在空气气氛下预煅烧，预煅烧温度为300?700°C，预煅烧时间为I?20小时；(5)自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为750?1000°C，煅烧时间为2?20小时，冷却至室温，研磨均匀后即得到粉末状钽酸盐基上转换发光材料。本专利技术化学溶液法的技术方案中，含有钇离子Y3+的化合物为氧化钇、硝酸钇中的一种；含有钽离子Ta5+的化合物为氧化钽；含有铒离子Er 3+的化合物为氧化铒、硝酸铒中的一种；含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种。本专利技术化学溶液法的一个优选方案是:步骤⑷的预煅烧温度为350?700°C，预煅烧时间为2?19小时；步骤(5)的煅烧温度为750?950°C，煅烧时间为3?19小时。如上所述的钽酸盐基上转换发光材料的制备方法，采用共沉淀法，包括如下步骤:(I)按化学组成Y1Q_x_yErxYbyTa402#各元素的化学计量比，其中0.001 ( x+y〈10，分别称取含有钇离子Y3+的化合物、含有钽离子Ta5+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物，分别溶于稀硝酸或去离子水中，搅拌至完全溶解；(2)配制体积分数为20?40%的氨水溶液作为沉淀剂；(3)将步骤⑴中的各溶液混合，搅拌，滴加氨水溶液至pH范围在9?10，得到反应沉淀物，经分离、洗涤、干燥后，得到前驱体；(4)将前驱体在750?1000°C的煅烧温度下煅烧，煅烧时间为5?20小时，然后冷却至室温，研磨均匀后即得到粉末状钽酸盐基上转换发光材料。本专利技术共沉淀法的技术方案中，含有钇离子Y3+的化合物为氧化钇、硝酸钇中的一种；含有钽离子Ta5+的化合物为氧化钽；含有铒离子Er 3+的化合物为氧化铒、硝酸铒中的一种；含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种。本专利技术共沉淀法的一个优选方案是:步骤⑷的煅烧温度为750?970°C，煅烧时间为5?19小时。本专利技术技术方案的优点在于:(I)本专利技术所制备的钽酸盐基上转换发光材料，以钽酸钇为基质材料，利用镱离子Yb3+为敏化剂，其吸收红外光子跃迀到激发态，随后将能量传递给Er 3+，使4115/2基态的电子最终跃迀至4F7/2激发态，从而实现上转换发光。通过敏化离子镱离子Yb 3+和激活离子铒离子Er3+之间的能量传递实现上转换发光，性能稳定，上转换效率高，而且发光强度随着激发二极管能量强度的增大而增强，可应用于太阳能电池、红外探测、生物探针和三维立体显示等领域；(2)本专利技术所制备的钽酸盐基上转换发光材料与其它硫氧化物、卤化物等上转换发光材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钽酸盐基上转换发光材料，其特征在于，化学组成为Y10‑x‑yErxYbyTa4O25，其中x为铒离子Er3+掺杂的摩尔百分数，y为镱离子Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.001≤x+y<10。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乔学斌，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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