[发明专利]上转换发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种上转换发光材料及其制备方法，该发光材料包括发光核、活性壳和发光壳，发光核的通式为NaLnF₄:Er；活性壳包覆在发光核表面，并且活性壳的通式为NaLnF₄:Yb；发光壳包覆在活性壳表面，并且发光壳的通式为NaLnF₄:Er，其中，Ln包括Y、Gd、La和Lu中的至少之一。由此，该上转换发光材料在8501550nm两个不同波长的近红外光共同激发下，可以产生高亮度和高对比度的绿光，从而为三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光和太阳能电池等领域提供技术支持。同时本申请的上转换发光材料不但能有效避免因稀土离子浓度猝灭而导致的荧光强度降低而且还降低了发光核和活性壳表面的缺陷浓度，从而达到了利用一种核壳结构设计实现高双频荧光效率和高对比度上转换发光的目的。

技术领域

本发明属于上转换发光和核壳纳米材料制备技术领域，具体涉及一种上转换发光材料及其制备方法。

背景技术

稀土离子掺杂的上转换发光材料可以将两束不可见不同波长的近红外激发光转化为可见的发射光，这一独特的光学特性使其在三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光、太阳能电池、光开关以及激光器等领域备受关注，尤其是具有高发光效率和高对比的上转换发光材料更适用于三维显示。早在1964年，Brown等申请了第一项基于Tm³⁺、Yb³⁺和Ho³⁺掺杂氟化物晶体的三维显示专利；1996年，Downing利用稀土掺杂的重金属氟化物玻璃成功实现了红、绿、蓝彩色三维立体显示。然而，受制于单晶生长过程，大体积、无裂纹的氟化物单晶制备困难、工艺繁琐且非常昂贵。一种上转换发光纳米晶材料由于易于制造，而被广泛研究。如Ding等、Wang等和Li等分别报道了NaYF₄:Yb/Tm、Y₂O₃:Er/Tm和Gd₂MoO₆:Yb/Tm上转换纳米晶材料并成功实现双频发光。然而，上转换发光纳米晶材料因其表面存在大量缺陷以及稀土掺杂离子之间的浓度猝灭效应使其荧光效率极低，这在一定程度上限制了其在三维显示中的应用。目前，这种三维显示技术还处于实验室研究阶段。实现这种三维显示技术最大的问题就是上转换发光材料的制备和光学性能的优化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种上转换发光材料及其制备方法，该上转换发光材料在8501550nm两个不同波长的近红外光共同激发下，可以产生高亮度和高对比度的绿光，从而为三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光、太阳能电池、光开关以及激光器等领域提供技术支持。同时本申请的发光核/活性壳/发光壳上转换发光材料不但能有效避免因稀土离子浓度猝灭而导致的荧光强度降低而且还降低了发光核和活性壳表面的缺陷浓度，从而达到了利用一种核壳结构设计实现高双频荧光效率和高对比度上转换发光的目的。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种上转换发光材料。根据本发明的实施例，所述上转换材料包括：

发光核，所述发光核的通式为NaLnF₄:Er；

活性壳，所述活性壳包覆在所述发光核表面，并且所述活性壳的通式为NaLnF₄:Yb；

发光壳，所述发光壳包覆在所述活性壳表面，并且所述发光壳的通式为NaLnF₄:Er，

其中，Ln包括Y、Gd、La和Lu中的至少之一。