[发明专利]一种铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及荧光粉领域，尤其涉及一种铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

OLED的全称Organic Light Emitting Diode，即有机发光二极管。它有很多的优势，如组件结构简单、生产成本低、具有自发光的特性，加上OLED的反应时间短，以及可弯曲的特性，让它的应用范围极广。但由于目前稳定高效的OLED蓝光材料比较缺乏，使得白光OLED器件及光源行业的发展受到极大的限制。

上转换荧光材料能够在长波（如红外）辐射激发下发射出可见光，甚至紫外光，在光纤通讯技术、纤维放大器、三维立体显示、生物分子荧光标识、红外辐射探测等领域具有广泛的应用前景。但是，可由红外，红绿光等长波辐射激发出蓝光发射的铥钬共掺杂二硫化锆上转换发光材料，仍未见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉可以实现由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光，可弥补目前发光材料中蓝光材料的不足；本发明提供的铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉的制备方法简单，可制得表面缺陷相对较少、结晶度好和晶体结构完善的铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉，是十分值得推广的制备上转换荧光粉的方法；本发明还提供了铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉在制备有机电致发光器件中的应用。

第一方面，本发明提供了一种铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉，所述铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉的化学通式为ZrS₂：xTm³⁺，yHo³⁺，其中，ZrS₂为基质，Tm³⁺和Ho³⁺为掺杂离子，x和y为摩尔系数，x的取值范围为0.002～0.06，y的取值范围为0.002～0.04。

优选地，所述x的取值为0.03，所述y的取值为0.01。

本发明提供的铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉，以ZrS₂为基质，Tm和Ho为掺杂元素；其中，稀土离子Tm³⁺具有丰富的能级和窄的发射谱线，由于受4f能级外层电子的屏蔽作用，Tm³⁺的能级寿命较长,很适合作为上转换发射中心；此外，稀土离子Ho³⁺的吸收截面大于Tm³⁺，Ho³⁺与Tm³⁺之间某些能级的匹配使得Ho³⁺与Tm³⁺之间能实现能量传递，因此，Ho³⁺可作为Tm³⁺的上转换敏化剂，提高Tm³⁺的上转换发光效率和发光强度；另一方面，ZrS₂基质材料不仅具有较高的热稳定性及光学透明性，相比氧化锆具有更低的声子能量和更宽的禁带宽度，能降低稀土离子的无辐射跃迁几率，进一步提高Tm³⁺的上转换发光效率。总之，本发明采用Ho³⁺与Tm³⁺共掺杂ZrS₂基质可大大提高Tm³⁺的上转换发光效率和发光强度。

第二方面，本发明提供了一种铥钬共掺杂二硫化锆上转换荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按0.91～0.996：0.001～0.03：0.001～0.02的摩尔比分别称取二氧化锆、三氧化二铥和三氧化二钬粉体；

（2）将（1）所得粉体溶于硫化氢水溶液中，随后加入分散剂，混合均匀后得到前驱体溶液，在所述前驱体溶液中，所述金属阳离子Zr⁴⁺、Tm³⁺和Ho³⁺的总浓度为0.5～3mol/L，所述硫化氢与二氧化锆粉体的摩尔比为（2.5～4）：1；

（3）将（2）所得前驱体溶液导入喷雾干燥仪中，设置喷雾干燥仪的入口温度为150～220℃，出口温度为100～130℃，以1～15L/min的气体流量通入惰性气体或还原气体，对所述前驱体溶液进行喷雾干燥处理，得到荧光粉前驱体；