[发明专利]纳米银修饰稀土掺杂频率转换的发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种发光材料及其制备方法，尤其是涉及一种纳米银粒子修饰的增强型稀土掺杂玻璃频率转换发光材料及其制备方法，属于频率转换发光材料技术领域。

背景技术

稀土掺杂频率转换发光技术应用领域十分广泛，其在固态激光、数据存储、通用照明（如白炽灯）替代、背景光源（如三维立体显示）、显微成像（如医疗领域生物成像）、传感技术（如红外遥感、环境监测）、太阳能电池、防伪技术和军事对抗等方面具有巨大应用价值。玻璃作为稀土掺杂基质材料具有以下优势：在玻璃材料中稀土掺杂浓度较高，稀土离子的能级分裂和荧光发射存在非均匀加宽现象；基质组成调节和泵浦光源选择范围宽；制备工艺成熟，成本低等。因此，以玻璃为基质的稀土掺杂频率转换发光材料很好地满足了目前对低价格、高效率、优性能、波长位于红外-可见光范围的激光光源等应用上的需求。目前，对玻璃基质频率转换发光的研究已成为该领域热点之一。

但是，以玻璃为基质的稀土掺杂频率转换发光材料在实际应用方面仍面临大量难题，如：稀土频率转换效率低--主要受基质玻璃和稀土离子自身因素（如声子能量、振子强度、折射率和吸收截面积等）造成的入射光吸收率低、多声子弛豫速率高和声子能量大等因素的影响；传统制备工艺下频率转变效率难提高--主要原因在于稀土离子能级特征、掺杂浓度和玻璃基质结构特性等因素对稀土离子能级间交叉弛豫速率有很大影响，使得发光稀土离子在传统熔融工艺制得基质玻璃中的有效掺杂浓度很难有大的提高；另外，稀土掺杂玻璃材料的频率转换发光机理有待深入研究。上述因素已经严重制约了该类频率转换材料的应用范围和前景。

通过工程技术等手段弥补此类材料现有制备方法的缺憾或对已存在频率转换发光材料进行性能改善，为有效提高此类材料的发光性能和促进其快速发展提供了新思路。

近年来，由于金、银和铜等金属纳米粒子具有独特的表面效应，人们已开始将此类金属纳米粒子表面等离子共振效应和材料发光特性相结合开展研究。关于半导体发光材料与金属的结合使得发光强度提高的研究已经初显成效。目前，将纳米银粒子与频率转换玻璃材料相结合，通过纳米银粒子的局部场增强效应，提高稀土掺杂玻璃频率转换发光效率已成为国内外研究的热点之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统制备工艺下，稀土掺杂玻璃材料频率转换发光效率低的问题，提供一种纳米银粒子修饰的增强型稀土掺杂玻璃频率转换发光材料。

本发明通过下列技术方案实现：一种纳米银修饰稀土掺杂频率转换的发光材料，由含稀土离子的玻璃和含纳米银粒子的玻璃质薄膜构成，含纳米银粒子的玻璃质薄膜均匀包覆在含稀土离子的玻璃表面上，其中，含稀土离子的玻璃是由下列摩尔百分比含量的组分组成：

A       35～99mol%、

D        0～30mol%、

Z        0～40mol%、

R        0～10mol%；

Ln³⁺的摩尔百分比含量均为：

Yb³⁺(0～10mol%)、Er³⁺(0～10mol%)、

Tm³⁺(0～10mol%)、Ho³⁺(0～10mol%)、

Sm³⁺(0～10mol%)、Tb³⁺(0～10mol%)、

Nd³⁺(0～10mol%)、Pr³⁺(0～10mol%)、

Dy³⁺(0～10mol%)、Eu³⁺(0～10mol%)；

含纳米银粒子的玻璃质薄膜由下列摩尔百分比含量的组分组成：

A        35～100mol%、

D        0～30mol%、

Z        0～45mol%、

R        0～10mol%；

Ag的掺杂为外掺，其摩尔百分比含量为0.1～3mol%；