一种获得上转换白光的方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种在～980nm近红外光激发下获得上转换白光的方法。首先，制备Yb3+/Eu3+/Y3+共掺杂CaF2的上转换发光材料。在～980nm近红外光激发下，材料中的Yb3+离子不仅作为敏化剂为Eu3+传递能量并使其激发，同时作为激活剂合作发射480～540nm的蓝绿光。Eu3+则作为激活剂提供红色和蓝色发光。更进一步，利用不同掺杂浓度的Y3+猝灭Yb3+的合作发光，从而达到调节三种基色比例的目的，并且在Y3+浓度为1mol％时实现了材料的上转换白光发射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于上转换发光
，具体涉及一种获得上转换白光的方法。
技术介绍
近年来，利用红光、绿光、蓝光三种基色光进行组合合成白光的方法已经有较多的报道。例如，Downing等在Pr3+/Er3+/Tm3+共掺杂的氟化物玻璃HMFGs中实现了上转换白光发射。其中，Pr3+，Er3+，Tm3+分别提供三基色光中的红光、绿光和蓝光。从以前的报道中可以知道，利用基色光合成白光的方法中所涉及到的稀土离子主要是Tm3+，Er3+，Ho3+和Pr3+。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种获得上转换白光的方法。首先，制备Yb3+/Eu3+/Y3+共掺杂CaF2的上转换发光材料。在～980nm近红外光激发下，材料中的Yb3+离子不仅作为敏化剂为Eu3+传递能量并使其激发，同时作为激活剂合作发射480～540nm的蓝绿光。Eu3+则作为激活剂提供红色和蓝色发光。更进一步，利用不同掺杂浓度的Y3+猝灭Yb3+的合作发光，从而达到调节三种基色比例的目的，并且在Y3+浓度为1mol％时实现了材料的上转换白光发射。本专利技术提供的一种获得上转换白光的方法，其特征在于：(1)、将三价镱离子(Yb3+)、三价铕离子(Eu3+)、三价钇离子(Y3+)共同掺杂进碱土金属氟化物基质材料中；以全部金属阳离子的摩尔浓度和为100％计算，其中，Yb3+的掺杂浓度为0mol％～1.5mol％；Eu3+的掺杂浓度为0.01mol％～0.10mol％；Y3+的掺杂浓度范围为0mol％～2mol％；(2)、在980nm近红外光的激发下，两个Yb3+合作发射480～540nm的蓝色和绿色荧光，Eu3+离子发射蓝色和红色荧光，从而提供了获得白光所需的三基色光，利用不同掺杂浓度的Y3+对Yb3+合作发光的猝灭效应来调节材料上转换发光颜色，调节三种基色比例，实现材料的上转换白光发射。优选地，所述的Y3+的掺杂浓度为1mol％，Yb3+的掺杂浓度为1mol％，Eu3+的掺杂浓度为0.05mol％。优选地，所述的碱土金属氟化物为CaF2。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术选择了可以同时提供蓝光和红光的Eu3+以及与Yb3+和Eu3+之间没有
能量传递关系的Y3+，并且这两种离子在CaF2:Yb3+/Eu3+/Y3+白光体系中发挥了重要的作用。材料中只有Yb3+和Eu3+之间存在能量传递，降低了稀土离子之间的交叉驰豫现象；利用Y3+离子浓度的变化调节上转换发光的颜色，使得发光更加容易到达色坐标的白色区域。此外，与传统的Yb3+/Tm3+/Er3+和Yb3+/Tm3+/Ho3+等体系相比，使用Eu3+和Y3+，从某种程度上说扩大了上转换白光材料的选择范围。附图说明图1：掺杂不同浓度x％(x＝0、0.1、0.5、1、1.5)Yb3+的CaF2样品在近红外光激发下的上转换发射光谱；图2：在近红外光激发下，掺杂不同浓度y％(y＝0.01、0.03、0.05、0.07、0.10)Eu3+的CaF2:1％Yb3+/y％Eu3+样品的上转换发射光谱；图3：在近红外光激发下，掺杂不同浓度z％(z＝0、0.5、1、2)Y3+的CaF2:1％Yb3+/0.05％Eu3+/z％Y3+样品的上转换发射光谱；图4：Yb3+和Eu3+的能级图以及上转换能量传递机制图；图5：在近红外光激发下，CaF2:1％Yb3+/0.05％Eu3+/z％Y3+样品500nm发射峰(Yb3+离子对合作发射)的寿命曲线。具体实施方式实施例1：用高温固相熔融法制备了Yb3+(0,0.1,0.5,1,1.5mol％)单掺的CaF2粉末材料。实验所采用的原料为CaF2、YbF3。按化学计量比分别秤取CaF2(纯度99.99％)0.3900克、0.3896克、0.3881克、0.3861克、0.3842克和YbF3(纯度99.99％)0克、0.0012克、0.0058克、0.0115克、0.0173克，将两种粉末混合并在玛瑙研钵中充分研磨。随后将研磨后样品置于拥有氩气气氛的高温管式炉中，在1400℃条件下煅烧2小时。反应结束后取出样品，对样品进行光谱测试。图1是掺杂不同浓度Yb3+材料的上转换发射光谱。对光谱进行分析表明，位于480nm～550nm的宽的发射峰来自于两个Yb3+的合作发光。可以看出，当Yb3+浓度为1％时合作发光强度最大。实施例2：使用与实施例1相同的试验方法并参照实施例1结果，选择Yb3+掺杂浓度为1mol％,Eu3+掺杂浓度分别为0.01,0.03,0.05,0.07,0.10mol％制备了系列
Yb3+和Eu3+共掺杂的CaF2粉末材料，所对应的Eu2O3的质量分别为0.0002克、0.0006克、0.0009克、0.0014克和0.0018克。从图2的发射光谱中可以看出，与Yb3+单掺CaF2材料相比，CaF2:Yb3+/Eu3+系列样品的光谱中均出现了Eu3+的特征发射峰。随着Eu3+浓度增加，Yb3+离子对的发光强度逐渐降低，Eu3+的发射峰强度先增加后降低。当Eu3+浓度为0.05mol％时，材料中Eu3+的发射峰强度最大。实施例3：参照实施例1和2的结果，采用高温固相法制备了Yb3+(1mol％)，Eu3+(0.05mol％)，Y3+(0,0.5,1,2mol％，对应YF3的质量分别为0克、0.0036克、0.0073克和0.0146克)三掺的CaF2粉末材料，并对样品进行光谱测试。图3光谱中存在两个Yb3+的合作发射以及Eu3+的系列特征峰，随着Y3+掺杂摩尔分数的增加，Yb3+合作发射逐渐减弱。当Y3+摩尔浓度为2mol％时，Yb3+离子对的合作发射几乎观察不到，当Y3+摩尔浓度为1mol％时，三种基色的比例达到最佳，获得了上转换白光发射，其色度坐标为(0.31,0.33)。在980nm光激发下，给出了CaF2:Yb3+/Eu3+/Y3+材料的上转换布局机制图，见图4。绿光部分来自于两个Yb3+的合作发射。对于红光部分，Yb3+-dimers将能量传递给Eu3+并布居到其5D1能级，随后无辐射弛豫到5D0能级，得到峰值位于608nm和625nm处5D0→7F2的红光发射。另外，亚稳态的5D0和5D1能级继续吸收一个近红外光子的能量跃迁至更高的5D4能级，然后经过一系列无辐射弛豫到5D3，5D2，5D1，5D,0，继续向更低能级跃迁得到的峰值位于417nm，424nm，434nm，446nm和470nm的多个发射峰，提供了三基色中的蓝光部分。在980nm脉冲光激发下，测量了CaF2:1％Yb3+/0.05％Eu3+/z％Y3+(z＝0,0.5,1,2)样品500nm处合作发射的动力学数据。根据所得结果绘制的曲线见图5。CaF2:Yb3+样品的曲线为近似的单指数函数曲线。在CaF2:Yb3+/Eu3+中，Yb3+-离子对将能量传递给Eu3+使得Yb3+离子的合作发光荧光寿命变短，随着样品中掺杂的Y3+浓度逐渐增加，500nm发射峰的寿命进一步变短。一般来说，Y3+与Yb3+以及Y3+与Eu3+之间没有能量传递，这说明Yb3+离子对与Eu3+之间存在着比较有效的能量传递。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得上转换白光的方法，其特征在于：(1)、将三价镱离子(Yb3+)、三价铕离子(Eu3+)、三价钇离子(Y3+)共同掺杂进碱土金属氟化物基质材料中；以全部金属阳离子的摩尔浓度和为100％计算，其中，Yb3+的掺杂浓度为0mol％～1.5mol％；Eu3+的掺杂浓度为0.01mol％～0.10mol％；Y3+的掺杂浓度范围为0mol％～2mol％；(2)、在980nm近红外光的激发下，两个Yb3+合作发射480～540nm的蓝色和绿色荧光，Eu3+离子发射蓝色和红色荧光，从而提供了获得白光所需的三基色光，利用Y3+对Yb3+合作发光的猝灭效应来调节材料上转换发光颜色，调节三种基色比例，实现材料的上转换白光发射。

【技术特征摘要】
1.一种获得上转换白光的方法，其特征在于：(1)、将三价镱离子(Yb3+)、三价铕离子(Eu3+)、三价钇离子(Y3+)共同掺杂进碱土金属氟化物基质材料中；以全部金属阳离子的摩尔浓度和为100％计算，其中，Yb3+的掺杂浓度为0mol％～1.5mol％；Eu3+的掺杂浓度为0.01mol％～0.10mol％；Y3+的掺杂浓度范围为0mol％～2mol％；(2)、在980nm近红外光的激发下，两个Yb3+合作发射480～540nm的蓝色和...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟平，李洋洋，刘晓辉，郭俊杰，秦冠仕，吴长锋，尹升燕，狄卫华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22