[发明专利]一种调控NaGdF4

说明书

本发明公开了一种调控NaGdF₄:Eu³⁺薄膜晶相的方法，利用阳极恒电位沉积的方法，并通过调节沉积电位即可制备得到纯六方相和立方相的NaGdF₄:Eu³⁺薄膜，整个调控方法具有操作简单、条件温和、沉积时间短、成本低廉的特点。

技术领域

本发明涉及对下转换荧光薄膜的晶相调控，尤其涉及一种采用电沉积调控NaGdF₄:Eu³⁺薄膜晶相的方法。

背景技术

稀土掺杂发光下转换材料可将深紫外辐射高效转化为可见光，被应用于无汞荧光灯，太阳能电池和等离子显示板等领域。氟化物具备低声子能以及宽带隙的特点，且制备过程简单，有较好的化学稳定性，成为最常用的下转换基质材料之一。

稀土掺杂发光材料中掺杂离子的发光效率很大程度上受到基质材料晶格和晶体结构的影响。例如，六方相的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺的上转换效率比立方相的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺高一到两个数量级。NaGdF₄是目前最高效的发光材料之一，存在六方相和立方相两种晶型,许多学者对两种晶相的NaGdF₄的发光性能进行了研究。他们发现纯六方相的NaGdF₄的荧光寿命和量子产率都要远远大于立方相的NaGdF₄。因此，晶相调控对于提高发光材料的发光性能至关重要。

目前已报道的调控NaLnF₄晶相的方法主要有：稀土离子掺杂法、F/Gd比调节、原位阳离子交换法、延迟成核、高温加热法，薄膜化是稀土掺杂下转换材料应用于光伏领域的关键，因此调控NaLnF₄薄膜的晶相是一个重要的课题。电沉积法是制备NaLnF₄薄膜的简便方法，该方法所需温度较低，沉积时间短，且也能实现对NaLnF₄薄膜晶相的调控。本发明中，我们使用电沉积法制备了NaGdF₄:Eu³⁺薄膜，并通过直接改变沉积电位来调控NaGdF₄:Eu³⁺薄膜晶相，制备出了纯立方相和六方相的NaGdF₄:Eu³⁺薄膜。

发明内容

本发明的目的是使用电沉积的方法简单高效地调控铕离子掺杂的NaGdF₄下转换薄膜材料的晶相。

本发明公开了一种调控NaGdF₄:Eu³⁺下转换薄膜晶相的方法，其包括如下步骤：

1)按摩尔比15:1-23:1将Gd³⁺与Eu³⁺加入去离子水中混合，向混合溶液中加入与阳离子等摩尔量的N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸钠，再加入氟化钠；所述的N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸钠与氟化钠的摩尔比为1:8-1:12，

2)步骤1)的溶液充分混合后加入抗坏血酸钠，N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'-三乙酸钠与抗坏血酸钠的摩尔比为1:5-1:20；调节溶液pH至7-9，得到电解液；

3)在40～90℃下，将步骤2)所得电解液作为三电极体系的电解液进行电沉积，通过调控沉积电位，在工作电极上得到所需晶相的NaGdF₄:Eu³⁺薄膜；

4)电沉积制备所得NaGdF₄:Eu³⁺薄膜用去离子水冲洗晾干后在200-300℃温度下退火4-8小时后降至室温，取出。