[发明专利]发光可调的核－壳结构荧光颗粒材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土化合物荧光材料，特别是涉及发光可调的Y₂O₃:Eu-LnPO₄核-壳结构荧光颗粒材料及其制备方法。

背景技术

在荧光材料中，稀土化合物荧光材料因其种类繁多、性能优异而倍受重视。而在稀土化合物荧光材料中，对多组分稀土氧化物基质体系的研究居于主导地位，Martinez-Rubio，M.I.；Ireland，T.G.；Fern，G.R.；Silve r，J.；Snowden，M.J.，A New Application for Microgels：Novel Method for the Synthesis of Spherical Particlesof the Y2O3:Eu Phosphor Using a Copolymer Microgel of NIPAM and Acrylic Acid，LANGMUIR，2001，17(22)：7145-7149，但这些稀土荧光材料所发出光的颜色往往单一，Ronda，C.R.；Jüstel T.；Nikol H.，Rare earth phosphors：fundamentalsand applications JOURNAL OF ALLOYSAND COMPOUNDS，1998，275-277：669-676，若要得到复合的色光，则需将两种或两种以上的稀土荧光材料按混合起来，混合比例不同，得到的复合色光就不同。例如在已被广泛适用的三基色荧光节能灯中，就是将红、绿、蓝三种不同颜色的荧光粉按照一定比例混合起来，使其受激发后发出的混合色光为白光。Feldmann，C.；Jüstel，T.；Ronda C.R.；Schmidt，P.J，Inorganic Luminescent Materials：100 Years of Research and Application，ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS，2003.13：511-516，但在将不同色的荧光粉混合时，每一颗粒仍然只会发出自己原来的色光，所以近距离时会有色差。而且不同的颗粒物理化学性质不同，应用于工业时，随着时间的推移，不同颗粒的吸附和稳定性会发生差异并由此而影响到光色的均一性。制备发光可调材料最常用到的是核-壳结构。目前报道的核-壳形式发光可调的材料主要为两类，第一类是如CdS-ZnS，CdSe-ZnS之类的半导体量子点，Manna，L.；Scher，E.C.；Li，L.S.；Alivisatos，A.P.，Epitaxial growth andphotochemical annealing of graded CdS/ZnS shells on colloidal CdSe nanorods，JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICALSOCIETY，2002，124：7136-7145.Manna，L.；Scher，E.C.；Li，L.S.；Alivisatos，A.P.，Epitaxial growth and photochemical annealingof graded CdS/ZnS shells on colloidal CdSe nanorods，JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY，2002，124：7136-7145.，其核心为具有高发光效率的半导体物质，外壳层多为不发光的硫化物，壳层主要是用以进一步提高核层材料的发光量子效率和光化学稳定性。这类核-壳结构是通过改变量子点的尺寸来很方便实现发光颜色的可调性的。第二类是由量子点派生出的发光微球。Han et al将量子点包埋于高分子(聚苯乙烯)微球中，通过控制微球中量子点的数量以及每个量子点的粒径大小，得到了发光强度及发光波长可调的发光微球；Willard，D.M.；Carillo，L.L.；Jung，J.；OrdenA.V.，CdSe-ZnS Quantum Dots as Resonance Energy Transter Donors in a Model Protein-Protein Binding Assay，NANO LETTERS，2001，1(9)：469-474.，后来，Jyongsik Jang et al将芘包埋镶嵌入聚吡咯中，也得到了发光波长可调的核-壳发光微球。Han，M.；Gao，X.；Su，J.Z.；Nie S.，Quantum-dot-tagged microbeads for multiplexed optical coding ofbiomolecules，NATURE BIOTECHNOLOGY，2001，19：631-635.，以上两类核-壳结构中，外壳均为不发光的辅助性材料，改变发光是靠改变内层发光材料的粒径或数量多少，这些材料制备方法均有难度，不适于工业化的大规模的生产。Jang J.；Oh J.H.，Facile fabrication of photochromic dye-conductingpolymer core-shell nanomaterials and their photoluminescence，ADVANCED MATERIALS，2003，15：977-980.，如果核层与壳层都是独立的发光材料，则通过改变核-壳之间的相对比例，就可以使得单个的微米材料相对均一地发出不同的复合色光。此方法制备简单，所制成的材料发光稳定可调，能够工业化规模生产，对于发光照明产业很有应用价值。