[发明专利]镱铒共掺杂钒酸钆绿色上转换发光纳米晶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镱铒共掺杂钒酸钆绿色上转换发光纳米晶及其制备方法，该纳米晶的化学式为Gd_1‑x‑yYb_xEr_yVO₄，其中0.05≤x≤0.30，0.001≤y≤0.02。本发明所制备的绿色上转换发光纳米晶为椭球形，大小均匀，分散性好，尺寸约200~300 nm；在波长980 nm的激光激发下肉眼即可观察到明亮绿色发光，且发光效率高、色纯度好；本发明制备工艺简单，生产成本低，整个反应在水溶液中进行，经济环保，便于工业化生产。

技术领域：

本发明属于发光材料技术领域，更具体地，涉及一种稀土离子镱铒Yb³⁺/ Er³⁺共掺杂的钒酸钆GdVO₄绿色上转换发光纳米晶及其制备方法。

背景技术:

上转换发光材料能够将不可见的红外/近红外光转换成短波长的可见光，在光纤通信、三维立体显示、红外探测、荧光防伪、激光医疗等领域具有广泛的应用价值。基质和掺杂的稀土离子对上转换发光材料的发光性能具有重要影响。现有的上转换材料的基质主要有氟化物、卤化物、硫化物和氧化物。氟化物的声子能量较低，具有较高的上转换效率，但其化学稳定性和机械强度差，抗激光损伤阈值低，制作工艺难度大，在一定程度上限制了它的应用。卤化物和硫化物的声子能量也较低，上转换效率高，但它们的化学和热稳定性差，而且制备工艺复杂、污染严重、生产成本高。相对而言，氧化物的声子能量较高，上转换效率较低，但是其化学稳定性高，制作工艺简单。GdVO₄作为一种含氧钒酸盐，保留了氧化物稳定性好的优点，而且声子能量相对纯的氧化物较低，作为上转换发光基质材料具有潜在的应用前景。

稀土离子具有长的寿命，是制备上转换发光材料的理想选择。其中稀土铒Er³⁺离子的⁴I_15/2 → ⁴I_11/2能级跃迁，在980 nm激光激发下能够发光。但是Er³⁺对980 nm激光的吸收截面较小，导致发射光较弱，且泵浦效率低。为了提高Er³⁺的发光效率，需要共掺入合适的敏化剂。稀土离子镱Yb³⁺离子的吸收范围从850 nm覆盖到1000 nm，且在980 nm具有大的吸收截面，是一种很好的敏化剂。而且Yb³⁺的能级很容易与Er³⁺的⁴I_11/2能态共振，这样如果Yb³⁺离子敏化，Er³⁺的⁴I_15/2 → ⁴I_11/2与⁴I_11/2 → ⁴F_7/2跃迁就很容易进行，上转换发光效率就会得到很大的提高。

此外，上转换发光材料的微观形貌对其发光效率也有重要影响。通常固相反应法制备的材料，颗粒尺寸较大，在实际应用中，需要再次球磨，降低颗粒尺寸，但在球磨的过程中，容易造成颗粒表面缺陷，引起荧光淬灭，从而导致发光效率降低。因此，制备颗粒尺寸均匀、形貌可控的纳米级上转换发光材料，对于其实际应用具有重要意义。

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种椭球状钒酸钆基质绿色上转换发光纳米晶。

本发明另一目的是提供该镱铒共掺杂钒酸钆绿色上转换发光纳米晶的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：