[发明专利]蓝光红外上转换稀土发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土发光材料及其制备方法，特别涉及一种在980nm红外光激发下发射明亮的肉眼可见的蓝光的蓝光红外上转换稀土发光材料及其制备方法。

背景技术

上转换发光是在60年代发展起来，并广泛应用于红外的一种发光技术。自80年代以来，利用稀土离子的上转换效应，覆盖红绿蓝所有可见光波长范围都获得了较高效率和较高输出功率的上转换激光输出。随着上转换发光材料在激光技术，光纤通讯技术，纤维放大器，光信息存储和显示等领域的应用，使得上转换发光的研究取得了很大的进展。

用于上转换发光材料的激活剂离子主要有Er³⁺和Tm³⁺，其中对Er³⁺离子的上转换发光现象研究得最多。Er³⁺具有以下优点：(1)Er³⁺离子的能级分布适合实现上转换发光。Er³⁺的⁴I_9/2和⁴I_11/2能级可以很容易地被800nm和980nm半导体激光器所激发。绿光(²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁)具有最大的发射截面，荧光最强。(2)Yb³⁺到Er³⁺有效的能量传递。由于Yb³⁺在980nm附近的吸收截面大，以及从Yb³⁺到Er³⁺和Tm³⁺非常有效的能量传递，利用Yb³⁺可以极大地敏化它们的上转换发光。稀土离子中，Tm³⁺的¹D₂→³F₄、¹G₄→³H₆的跃迁分别位于449nm和475nm附近，且实现其上转换的途径很多，因此被选作可有效实现蓝色上转换发光的离子，但Tm³⁺能级中没有与980nm的激发光能量相匹配的能级，因此选择适宜的敏化剂。

最初，上转换发光材料的制备方法是在惰性气体保护下利用高温固相反应法通过稀土氟化物与氟硅酸纳反应获得。由于前驱物稀土氟化物制备工艺复杂和氟硅酸纳在反应过程中产生大量四氟硅有毒气体从而造成环境污染。

因此，特别需要一种蓝光红外上转换稀土发光材料及其制备方法，已解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝光红外上转换稀土发光材料及其制备方法，具有反应温度低、反应时间短、无需使用氢氟酸等特点，对设备要求低，操作比较简单，容易规模化，得到的红外上转换发光材料亮度高、色纯度好、且粒径可控，具有良好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明的一种蓝光红外上转换稀土发光材料，其特征在于，它由以下原子比的稀土化合物组成：NaY_1-x-yYb_xTm_yF₄，

其中，0.1≤x≤0.8，0.001≤y≤0.01。

另一方面，本发明的一种蓝光红外上转换稀土发光材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)按照摩尔比Y³⁺∶Yb³⁺∶Tm³⁺＝(1-x-y)∶x∶y得混合稀土化合物；其中，0.1≤x≤0.8，0.001≤y≤0.01；

(2)将混合稀土化合物与Na源、F源按照一定的化学计量比充分混合得前躯体；

(3)将前躯体置于一定氛围的马弗炉中焙烧获得目标产品。

在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述稀土化合物选自相应的稀土氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硝酸盐。

在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述Na源选自氟化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种；所述F源选自氟化铵、氟化氢铵中的一种或几种。

在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述混合稀土化合物与Na源、F源的化学计量比为Re³⁺∶Na⁺∶F^-＝1∶1∶4。