[发明专利]基于激光激发的稀土离子掺杂荧光粉和晶体制备方法

说明书

本发明涉及荧光粉和晶体制备技术领域，具体涉及基于激光激发的稀土离子掺杂荧光粉和晶体制备方法。稀土离子掺杂荧光粉制备方法包括：获取用于制备荧光粉的稀土离子掺杂原材料；通过溶胶燃烧法将稀土离子掺杂原材料制备成稀土离子掺杂预制材料；通过激光照射稀土离子掺杂预制材料；逐步增大激光的激光功率，直至稀土离子掺杂预制材料燃烧并产生荧光粉，进而得到稀土离子掺杂荧光粉。本发明还公开了稀土离子掺杂晶体制备方法和3D打印方法。本发明的稀土离子掺杂荧光粉制备方法无需高温煅烧且制备时长短，从而能够提高稀土离子掺杂荧光粉的制备效率，降低稀土离子掺杂荧光粉的制备能耗，并保证稀土离子掺杂荧光粉的制备质量。

技术领域

本发明涉及荧光粉和晶体制备技术领域，具体涉及基于激光激发的稀土离子掺杂荧光粉和晶体制备方法。

背景技术

稀土离子具有独特的4f电子结构和多种能级。稀土离子掺杂荧光粉因其大的斯托克斯位移、反斯托克斯位移、优异的光学稳定性和强的荧光发射而受到广泛关注。因此，稀土离子掺杂荧光粉在生物分子传感、深度组织成像、光遗传学、激光、太阳能电池、温度传感器等领域具有巨大的应用潜力。

现有技术中，稀土离子掺杂荧光粉的制备方法主要包括以下三类：

1、水热法：在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压（或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶而进行无机合成与材料处理。一般来说，水热法制备的材料仍需经高温煅烧。该方法存在反应时间长、设备要求高、能耗高等一系列缺点。

2、固相法：是一种传统的制粉工艺，一般需要在高温下进行。由于该法制备的粉体颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点，迄今仍是常用的方法。但该方法具有很多的缺点，如需要高温煅烧、能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质和制备时间长等。

3、溶胶凝胶法：通过溶胶凝聚的方式制备预制材料，预制材料烘干后在马弗炉内进行高温煅烧，一般煅烧时间2-3小时，荧光粉整体制作时间在十几个小时左右。

申请人发现，上述现有方案在制备稀土离子掺杂荧光粉时，均需要进行高温煅烧，这导致稀土离子掺杂荧光粉的制备能耗很高。同时，现有方案普遍存在稀土离子掺杂荧光粉制备时间长的问题，导致稀土离子掺杂荧光粉制备的效率偏低。因此，如何设计一种无需高温煅烧且制备时长短的稀土离子掺杂荧光粉制备方法，以提高稀土离子掺杂荧光粉的制备效率并降低能耗是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于激光激发的稀土离子掺杂荧光粉制备方法，其无需高温煅烧且制备时长短，从而能够提高稀土离子掺杂荧光粉的制备效率，降低稀土离子掺杂荧光粉的制备能耗，并保证稀土离子掺杂荧光粉的制备质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于激光激发的稀土离子掺杂荧光粉制备方法，包括以下步骤：

S1：获取用于制备荧光粉的稀土离子掺杂原材料；

S2：通过溶胶燃烧法将稀土离子掺杂原材料制备成稀土离子掺杂预制材料；

S3：通过激光照射稀土离子掺杂预制材料；

S4：逐步增大激光的激光功率，直至稀土离子掺杂预制材料燃烧并产生荧光粉，进而得到稀土离子掺杂荧光粉。

优选的，步骤S3中，通过980nm红外激光器发射红外激光照射稀土离子掺杂预制材料。

优选的，步骤S4中，逐步增大激光的激光功率至稀土离子掺杂预制材料表面的功率密度位于5W/mm²至16W/mm²之间，使得稀土离子掺杂预制材料燃烧并产生荧光粉。