一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉及其制备方法技术

一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉及其制备方法，荧光粉化学式为(LaxYbyTmz)2O2SO4，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1。制法为：分别向氧化镧，氧化镱和氧化铥粉末中加蒸馏水，搅拌升温后逐滴滴入浓硝酸至澄清，配置相应浓度硝酸镧溶液，硝酸镱溶液和硝酸铥溶液，并按配比混成混合溶液，向其中加入硫酸铵颗粒，搅拌至混合溶液澄清，加入氨水调节pH并搅拌得均匀悬浊液，控制时间温度进行反应，将产物经分离与干燥后的产物在空气中煅烧，得到含氧硫酸镧荧光粉。本发明专利技术方法制得的荧光粉可发射近乎纯正的近红外光(812nm)，位于可见光区杂光近乎完全淬灭，利于提高色纯度和标记信号强度，所得荧光粉为纳米颗粒，尺寸分布均匀。

An oxygen containing lanthanum sulfate phosphor emitting near infrared light and its preparation method

A kind of oxygen containing lanthanum sulphate phosphor emitting near infrared light and its preparation method, the chemical formula of phosphor is (LaxYbyTmz) 2O2SO4, x+y+z = 1, 0.7 less than x less than 0.98, 0.01 less than y less than 0.2, 0.01 less than Z < 0.1. The method is to add distilled water to lanthanum oxide, ytterbium oxide and thulium oxide powder respectively, and then drop into concentrated nitric acid to clarify, configure the corresponding concentration of lanthanum nitrate solution, ytterbium nitrate solution and thulium nitrate solution, and mix the mixed solution into the mixed solution by mixing the mixture into the mixed solution to clarify and add the clarification. In the ammonia water, the pH is adjusted and the uniform suspension is stirred. The time temperature is controlled and the product is calcined in the air after separation and drying, and the lanthanum phosphor phosphor is obtained. The fluorescent powder produced by the method can emit nearly pure near infrared light (812nm), which is near completely quenched in the visible light region, which helps to improve the color purity and signal intensity. The phosphor is nano particles, and the size distribution is uniform.

【技术实现步骤摘要】
一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉及其制备方法
：本专利技术属于材料科学
，具体涉及一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉及其制备方法。
技术介绍
：发光材料在显示、照明、光信息传递、信息存储、传感器、太阳能光电转换、生物标记等领域均有着广泛的应用。其中生物标记是近年来发光材料的又一个非常重要的应用领域。由于哺乳动物体内的血红蛋白、氧合血红蛋白主要吸收可见光，水主要吸收红外线，因此它们对于波长位于“近红外医疗窗口(750-1000nm)”的近红外波段光吸收能力较差。在活体荧光成像中让荧光染料的荧光发射波长位于“近红外医疗窗口”中，就可以使荧光发射光穿透哺乳动物的组织足够远(＞12cm)，从而被动物体外的高灵敏光学检测仪器探测到。随着合成手段的多样化，检测手段的不断完善目前已经可以获得发射波长位于“近红外医疗窗口”的多种荧光粉如：ZGGO:Cr3+、NaYF4:Tm/Yb、CeO2:Tm/Yb等。目前存在的问题为：(1)纯净的“近红外医疗窗口(650-1000nm)”的荧光发射难以获得，即虽然可以获得近红外发光但常常在可见光区存在其他颜色(如蓝光、红光)的发光，导致色纯度不足，影响标记信号。因此开发新型可发射纯净近红外光的荧光粉迫在眉睫。(2)另一个不足为：纳米级别的粉体难以获得，多个体系虽然发光性能良好，但粉体多为微米级，使粉体难以在生物标记方面获得实际应用或应用受限。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对发射纯净近红外发光粉种类的缺少和纳米级荧光粉难以制备的问题，本专利技术提出了一种以镱离子(Yb3+)作为敏化剂，以铥离子(Tm3+)作为激活剂的含氧硫酸镧(La2O2SO4)荧光粉。该荧光粉可在812nm处(在近红外医疗窗口(750-1000nm)范围内)发射近乎纯净的近红外光，可见光区的蓝光发射非常微弱，近乎完全淬灭，近红外光的强度为蓝光强度的100倍。并且该荧光粉微观形貌为纳米颗粒，使其可能在荧光标记中得到应用。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉，其化学式为(LaxYbyTmz)2O2SO4，其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1。所述的发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉的制备方法，包括以下步骤：步骤1，溶液配制：(1)向氧化镧(La2O3)粉末中加入蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升至99℃以上时，逐滴滴入浓硝酸，直至溶液完全澄清透明，配置得硝酸镧(La(NO3)3)溶液，所述的硝酸镧(La(NO3)3)溶液浓度为0.03～0.20mol/L；(2)向氧化镱(Yb2O3)粉末中加入蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升至99℃以上时，逐滴滴入浓硝酸，直至溶液完全澄清透明，配置得硝酸镱(Yb(NO3)3)溶液，所述的硝酸镱(Yb(NO3)3)溶液浓度为0.03～0.20mol/L；(3)向氧化铥(Tm2O3)粉末中加入蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升至99℃以上时，逐滴滴入浓硝酸，直至溶液完全澄清透明，配置得硝酸铥(Tm(NO3)3)溶液，所述的硝酸铥(Tm(NO3)3)溶液浓度为0.03～0.20mol/L；所述的步骤1中发生的化学反应为：RE2O3+6HNO3→2RE(NO3)3+3H2O，其中RE为La，Yb或Tm。步骤2，混合溶液配制：将配制的硝酸镧(La(NO3)3)溶液、硝酸铥(Tm(NO3)3)溶液和硝酸镱(Yb(NO3)3)溶液混合，形成混合溶液；其中，按摩尔比，硝酸镧：硝酸镱：硝酸铥＝(98～70)：(1～20)：(1～10)；步骤3，悬浊液配制与反应：(1)向混合溶液中加入硫酸铵((NH4)2SO4)颗粒，持续搅拌至混合溶液透明澄清，硫酸铵颗粒充分溶解，得到溶解液；其中，硫酸铵((NH4)2SO4)颗粒添加量按摩尔比，SO42-：RE3+＝(0.5～10)：1；(2)向溶解液中加入氨水，调节溶解液pH至8～10，并持续搅拌，得到均匀悬浊液；(3)将均匀悬浊液进行反应，获得产物，其中，所述的反应温度为-4～120℃，反应时间为4～48h；(4)将产物离心分离与干燥后，得到干燥产物；所述的步骤3(1)中，所述的持续搅拌时间为10～20min。所述的步骤3(2)中，所述的持续搅拌时间为10～30min。所述的步骤3(2)中，所述的产物为(LaxYbyTmz)2(OH)4SO4·nH2O，其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1，n＝1.5～2.5。所述的步骤3(4)中，所述的产物中含有上清液和水分，所述的产物经离心分离，分离出上清液，经干燥去除水分，所述的干燥温度为30～70℃，干燥时间为12～24h。所述的步骤3中发生的化学反应为：2(LaxYbyTmz)(NO3)3+(NH4)2SO4+4NH3·H2O→(LaxYbyTmz)2(OH)4SO4·nH2O+6NH4NO3其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1。步骤4，煅烧：在空气中，对干燥产物进行煅烧，得到含氧硫酸镧(LaxYbyTmz)2O2SO4荧光粉；其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1，所述的煅烧温度为900～1200℃，煅烧升温速度为1～10℃/min，保温时间为1～48h。所述的步骤4中发生的反应为：(LaxYbyTmz)2(OH)4SO4·nH2O→(LaxYbyTmz)2(OH)4SO4+nH2O；(LaxYbyTmz)2(OH)4SO4→(LaxYbyTmz)2O2SO4+2H2O；其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1。所述的步骤4制备的发射近红外光的含氧硫酸镧(LaxYbyTmz)2O2SO4荧光粉能够发射位于812nm的近乎纯净的近红外光，所述的发射近红外光的含氧硫酸镧(LaxYbyTmz)2O2SO4荧光粉为分散良好的纳米颗粒，颗粒尺寸范围为150～210nm。本专利技术的有益效果：(1)所得荧光粉可发射近乎纯正的近红外光(812nm)，发光位于“近红外医疗窗口”范围内，位于可见光区的杂光近乎完全淬灭。利于提高色纯度和标记信号强度；(2)所得荧光粉为纳米颗粒，尺寸分布均匀。附图说明：图1是本专利技术实施例1制备的(La0.98Yb0.01Tm0.01)2O2SO4荧光粉的光谱图；图2是本专利技术实施例1制备的(La0.98Yb0.01Tm0.01)2O2SO4荧光粉的微观形貌图；图3是本专利技术实施例2制备的(La0.70Yb0.20Tm0.10)2O2SO4荧光粉的光谱图；图4是本专利技术实施例3制备的(La0.90Yb0.05Tm0.05)2O2SO4荧光粉的光谱图；图5是本专利技术实施例3制备的(La0.90Yb0.05Tm0.05)2O2SO4荧光粉的微观形貌图；图6是本专利技术对比例1制备的(La0.99Tm0.01)2O2SO4荧光粉的光谱图；图7是本专利技术对比例2制备的(La0.97Yb0.02Ho0.01)2O2SO4荧光粉的光谱图；图8是本专利技术对比例3制备的(La0.97Yb0.02Er0.01)2O2SO4荧光粉的光谱图。具体实施方式：下面结合实施例对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉，其特征在于，其化学式为(LaxYbyTmz)2O2SO4，其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1。

【技术特征摘要】
1.一种发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉，其特征在于，其化学式为(LaxYbyTmz)2O2SO4，其中，x+y+z＝1，0.7≤x≤0.98，0.01≤y≤0.2，0.01≤z≤0.1。2.权利要求1所述的发射近红外光的含氧硫酸镧荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，溶液配制：(1)向氧化镧(La2O3)粉末中加入蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升至99℃以上时，逐滴滴入浓硝酸，直至溶液完全澄清透明，配置得硝酸镧(La(NO3)3)溶液，所述的硝酸镧(La(NO3)3)溶液浓度为0.03～0.20mol/L；(2)向氧化镱(Yb2O3)粉末中加入蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升至99℃以上时，逐滴滴入浓硝酸，直至溶液完全澄清透明，配置得硝酸镱(Yb(NO3)3)溶液，所述的硝酸镱(Yb(NO3)3)溶液浓度为0.03～0.20mol/L；(3)向氧化铥(Tm2O3)粉末中加入蒸馏水，边加热边搅拌，待温度升至99℃以上时，逐滴滴入浓硝酸，直至溶液完全澄清透明，配置得硝酸铥(Tm(NO3)3)溶液，所述的硝酸铥(Tm(NO3)3)溶液浓度为0.03～0.20mol/L：步骤2，混合溶液配制：将配制的硝酸镧(La(NO3)3)溶液、硝酸铥(Tm(NO3)3)溶液和硝酸镱(Yb(NO3)3)溶液混合，形成混合溶液；其中，按摩尔比，硝酸镧∶硝酸镱∶硝酸铥＝(98～70)∶(1～20)∶(1～10)；步骤3，悬浊液配...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪娇，胡志鹏，姚传刚，常龙娇，朱革，王闯，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21