[发明专利]高发光强度氧化铈基上转换发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类980nm红外光激发下高发光强度氧化铈基上转换发光材料及其制备方法，属于发光材料领域。

技术背景

上转换发光材料是一种重要的发光材料，它可以将长波长的激发光通过多光子机制转化为短波长的发射光。自20世纪60年代发现上转换现象至今，上转换已被广泛地进行了研究，稀土离子掺杂的上转换发光材料在上转换激光器、光纤放大器、三维立体显示、防伪识别、红外成像、生物探测等领域都有着广阔的应用前景。

上转换发光材料根据基质组分的不同，大致可分为氟化物、氧化物、硫化物和卤氧化物转换发光材料等，目前得到实际应用的主要是氟化物类上转换材料，该类材料具有较低的声子能量，较高的上转换发光效率，但其化学稳定性和热稳定性差，制备工艺复杂、制备过程中对环境有污染，生产成本高。

由于氟化物类上转换材料存在着上述缺点，使人们把更多的注意力转移到了具有制备方法简单、对环境污染小、化学稳定性和热稳定性高等优点的氧化物为基质的上转换发光材料的研究，例如在TiO₂为基质的上转换材料方面：2011年范叶霞等人在光子学报发表的《镱浓度对钬镱双掺二氧化钛上转换发光的影响》；在ZnO为基质的上转换材料方面：中国专利CN102071013，《制备核壳结构的ZnO基上转换发光材料的方法》；在ZrO₂为基质的上转换材料方面：中国专利CN102952543，《铥钬共掺氧化锆上转换荧光粉及其制备方法》；在Y₂O₃为基质的上转换材料方面：中国专利CN1687306，《以氧化钇为基质的纳米级上转换发光材料及其制备方法》等等。但氧化铈基上转换发光材料至今未有相关专利报道。

上转换发光材料由基质、敏化剂、激活剂三部分组成。研究颇多的上转换材料激活剂主要有稀土元素Er、Ho、Tm、Nd和Pr，有效的上转换敏化剂主要是Yb。上转换发光材料能否得到实际应用取决于它的物理、化学性能，尤其是发光性能。目前影响其发光性能的一个关键因素是基质材料的性质。

氧化物基上转换发光材料所用的基质如TiO₂、ZnO、Al₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂等氧化物现在普遍存在声子能量较高，从而造成相应的上转换发光材料上转换效率低，发光强度达不到实际应用要求。因此，寻找声子能量较低的新氧化物基质，研制高发光强度和高化学稳定性的可实际应用的氧化物基上转换发光材料，对于推进新型上转换发光材料的开发以及商业化应用具有重要的意义。

发明内容

为解决发光材料领域存在的氧化物基上转换发光材料发光效率低，发光强度达不到实际应用要求的问题，本发明提供了一种属于发光材料领域的高发光强度氧化铈基上转换发光材料及其制备方法。

本发明所述的高发光强度氧化铈基上转换发光材料为复合氧化物，其化学式为：Ce_(1-x-y)RE_xYb_yO₂，其中RE为稀土元素Er、Ho、Tm中的一种，作为激活剂使用，Yb作敏化剂；x、y分别代表激活剂和敏化剂的摩尔分数。其中掺Er³⁺组0.005≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15；掺Ho³⁺组0.001≤x≤0.05，0.005≤y≤0.10；掺Tm³⁺组0.0001≤x≤0.01，0.01≤y≤0.09。

本发明所述的高发光强度氧化铈基上转换发光材料采用化学共沉淀方法制备，其具体操作如下：