Gd3+紫外上转换发光材料及其制备方法技术

一种Gd3+紫外上转换发光材料，其化学通式为：KGdxLu0.795‑xYb0.2Tm0.005F4，其中，0.3≤x≤0.795。本发明专利技术还提供一种上述材料的制备方法：包括：S1，分别按化学计量比称取含Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物；S2，将Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物分散于去离子水中，并加入硝酸后加热，获得RE(NO3)3溶液；S3，按化学计量比F‑:RE3+=6~10:1称量KF，溶于去离子水，形成KF溶液；S4，在搅拌的条件下，将KF溶液用逐滴加入RE(NO3)3溶液中，得到白色混浊溶液；S5，将所述白色混浊溶液转移到反应釜内，在150~200 oC下保温1~20 h；以及S6，将步骤S5获得的产物冷却至室温后，离心获得白色沉淀，清洗所述白色沉淀并真空下干燥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料领域，提供了一种Gd3+紫外上转换发光材料及其制备方法。
技术介绍
早在1959年就出现了上转换发光的报道。上转换发光，即：反斯托克斯发光(Anti-Stokes)，是指利用长波长的光，激发照射发光材料时，发射出短波长的光的光转换现象。上转换发光材料的主要应用为红外探测，上转换激光器、三维立体显示、生物荧光标记、防伪等方面。上转换发光基质材料主要是低声子能量的材料，比如氟化物、卤化物、氟氧化物等，低声子有助于降低无辐射弛豫速率提高上转换发光效率。氟化物特别是六角相NaYF4研究较多，六角相NaYF4是公认的上转换效率最高的上转换基质材料。近年来有关于六角相NaLuF4:Yb3+,Tm3+的报道，在980nm激发下，可产生强烈的紫外及蓝色上转换发光(CrystEngComm,2011,13,3782-3787)。关于Gd3+红外激下紫外上转换发射(Opt.Lett.2008,33,857-859)鲜有报告。Gd3+第一激发态与基态能量差较大(约为32,000cm-1)，一般用做基质离子。此外，Gd3+可用作磁共振(MRI)成像的对比剂。探索新型Gd3+紫外上转换发光材料并开发其应用可拓宽稀土发光材料研究范围，完善上转换发光机制，是一个新的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种Gd3+紫外上转换发光材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术措施：一种Gd3+紫外上转换发光材料，其为爆米花状纳米级氟化物，化学通式为：KGdxLu0.795-xYb0.2Tm0.005F4(1)，其中，0.3≤x≤0.795。进一步的，所述Gd3+紫外上转换发光材料为立方晶系，具有α-NaGdF4结构。进一步的，所述Gd3+紫外上转换发光材料在红外980nm激光激发，上转换发射峰位于250nm至850nm范围内。进一步的，所述Gd3+紫外上转换发光材料在红外980nm激光激发下，具有Gd3+紫外上转换发射以及Tm3+的上转换发射。一种上述的Gd3+紫外上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤：S1，分别按照通式(1)中的化学计量比称取含Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物；S2，将Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物分散于
去离子水中，并加入硝酸后加热，获得RE(NO3)3溶液；S3，按化学计量比F-:RE3+＝6～10:1称量KF，溶于去离子水，形成KF溶液；S4，在搅拌的条件下，将KF溶液用逐滴加入RE(NO3)3溶液中，得到白色混浊溶液；S5，将所述白色混浊溶液转移到反应釜内，在150～200℃下保温1～20h；以及S6，将步骤S5获得的产物冷却至室温后，离心获得白色沉淀，清洗所述白色沉淀并真空下干燥。进一步的，步骤S2进一步包括，S21，加入去离子水并加热；以及S22，重复上述步骤2-4次。进一步的，按化学计量比F-:RE3+＝7～9:1称量KF。进一步的，在步骤S5中，在170～190℃下保温10～15h。进一步的，所述清洗白色沉淀的步骤包括分别用去离子水清洗2～4次，并用乙醇清洗1-2次。进一步的，Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物分别为含有上述离子的氧化物。本专利技术提供的Gd3+紫外上转换发光材料及其制备具有以下优点：其一，本专利技术的Gd3+紫外上转换发光材料用980nm激光激发，可观察到发射波长位于250nm至850nm的稀土Gd3+紫外及Tm3+的紫外－可见－红外上转换发光；其二，本专利技术的制备方法以水为反应媒介的水热法，该方法绿色，环保，简单，易操作，易批量合成材料。附图说明图1为本专利技术制备Gd3+紫外上转换发光材料的方法流程图。图2为本专利技术实施例提供的各种KGdxLu0.795-xYb0.2Tm0.005F4样品的XRD图。图3为本专利技术一实施例提供的KGd0.3Lu0.495Yb0.2Tm0.005F4扫描电镜照片。图4为本专利技术一实施例提供的KGd0.3Lu0.495Yb0.2Tm0.005F4样品在红外980nm激发下的上转换发射光谱。图5为本专利技术一实施例提供的KGd0.3Lu0.495Yb0.2Tm0.005F4样品在红外980nm激发下的激发功率依赖上转换发射光谱。图6为本专利技术另一实施例提供的KGd0.795Yb0.2Tm0.005F4样品的扫描电镜照片。图7为本专利技术另一实施例提供的KGd0.795Yb0.2Tm0.005F4样品在红外980nm激发下的上转换发射光谱。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例提供一种Gd3+紫外上转换发光材料，其为爆米花状纳米级氟化物，化学通式为：KGdxLu0.795-xYb0.2Tm0.005F4(1)，其中，0.3≤x≤0.795。其中，所述Gd3+紫外上转换发光材料为立方晶系，具有α-NaGdF4结构。所述Gd3+紫外上转换发光材料在红外980nm激光激发，上转换发射峰位于250nm至850nm范围内。另外，所述Gd3+紫外上转换发光材料在红外980nm激光激发下，具有Gd3+紫外上转换发射以及Tm3+的上转换发射。请参照图1，本专利技术实施例提供还提供一种上述Gd3+紫外上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤：S1，分别按照通式(1)中的化学计量比称取含Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物；S2，将Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物分散于去离子水中，并加入硝酸后加热，获得RE(NO3)3溶液；S3，按化学计量比F-:RE3+＝6～10:1称量KF，溶于去离子水，形成KF溶液；S4，在搅拌的条件下，将KF溶液用逐滴加入RE(NO3)3溶液中，得到白色混浊溶液；S5，将所述白色混浊溶液转移到反应釜内，在150～200℃下保温1～20h；以及S6，将步骤S5获得的产物冷却至室温后，离心获得白色沉淀，清洗所述白色沉淀并真空下干燥。在步骤S1中，Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物分别为含有上述离子的氧化物。步骤S2进一步包括，S21，加入去离子水并加热；以及S22，重复上述步骤2-4次。在步骤S3中，优选的，按化学计量比F-:RE3+＝7～9:1称量KF。在步骤S5中，优选的，在170～190℃下保温10～15h。在步骤S6中，优选的，所述清洗白色沉淀的步骤包括分别用去离子水清洗2～4次，并用乙醇清洗1-2次。本实例中采用稀土氧化物Lu2O3(99.99％)，Gd2O3(99.99％)，Yb2O3(99.99％)，Tm2O3(99.99％)作原料制备本专利技术中各实施例中使用的稀土硝酸盐，稀土氧化物购买自中国上海跃龙新材料有限公司。KF(99.9％)，HNO3(A.R.)购买自中国国药集团化学试剂有限公司。实施例1KGd0.3Lu0.495Yb0.2Tm0.005F4的制备按化学计量比根据分子式KGd0.3Lu0.495Yb0.2Tm0.005F4称取一定量的试剂:0.99mmol Lu2O3，0.60mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Gd3+紫外上转换发光材料，其特征在于：所述Gd3+紫外上转换发光材料为爆米花状纳米级氟化物，其化学通式为：KGdxLu0.795‑xYb0.2Tm0.005F4(1)，其中，0.3≤x≤0.795。

【技术特征摘要】
1.一种Gd3+紫外上转换发光材料，其特征在于：所述Gd3+紫外上转换发光材料为爆米花状纳米级氟化物，其化学通式为：KGdxLu0.795-xYb0.2Tm0.005F4(1)，其中，0.3≤x≤0.795。2.根据权利要求1所述的Gd3+紫外上转换发光材料，其特征在于：所述Gd3+紫外上转换发光材料为立方晶系，具有α-NaGdF4结构。3.根据权利要求1所述的Gd3+紫外上转换发光材料，其特征在于：所述Gd3+紫外上转换发光材料在红外980nm激光激发，上转换发射峰位于250nm至850nm范围内。4.根据权利要求1所述的Gd3+紫外上转换发光材料，其特征在于：所述Gd3+紫外上转换发光材料在红外980nm激光激发下，具有Gd3+紫外上转换发射以及Tm3+的上转换发射。5.一种如权利要求1所述的Gd3+紫外上转换发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，分别按照通式(1)中的化学计量比称取含Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物；S2，将Lu3+的化合物、含Gd3+的化合物、含Yb3+的化合物以及含Tm3+的化合物分散于去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹春燕，谢安，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35