一种上转换发光陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种上转换发光陶瓷及其制备方法。具体地，本发明专利技术公开了一种通式为mA·(1‑x‑y‑z)Ln

An up conversion luminescent ceramic and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种上转换发光陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及发光材料领域，特别是涉及一种上转换发光陶瓷及其制备方法。
技术介绍
TiO2因其光催化活性高、稳定性好、成本低、无毒等特点，成为最广泛使用的光催化剂，被广泛用于各种废水处理。TiO2的带隙为Eg＝3.2eV，只有在波长小于387nm的紫外光辐照下，才具有光催化氧化还原能力。太阳光中紫外线仅占3％-5％，因此，太阳光下TiO2的光催化效率较低。利用上转换发光材料，将红外光或可见光转变成紫外光，是提升TiO2催化能力的有效方法。但是，现有的上转换发光材料多存在重复利用性差、紫外光转换效率较低等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种重复利用性好且紫外光转换效率高的上转换发光陶瓷及其制备方法。本专利技术的第一方面，提供了一种上转换发光陶瓷，所述发光陶瓷的化学通式为mA·(1-x-y-z)Ln2O3·nMO2·xPr·yBi·zRe，其中，A为选自下组的一种或多种：Li、Na、K、Rb、Cs；Ln为选自下组的一种或多种：Sc、Y、La、Gd、Lu、Al、Ga、B；M为选自下组的一种或多种：Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf；Re为选自下组的一种或多种：Ce、Nd、Po、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb；其中，m、n、x、y、z表示对应元素的摩尔分数，且0<m≤0.8，2≤n≤3，0.0001≤x≤0.3，0.0001≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且0＜1-x-y-z＜1。r>在另一优选例中，m、x、y、z的取值范围为：0<m≤0.5，2≤n≤2.5，0.0001≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.3，0≤z≤0.3，且0.2＜1-x-y-z＜1。在另一优选例中，0.1≤m≤0.3。在另一优选例中，2.2≤n≤2.4。在另一优选例中，0.001≤x≤0.15。在另一优选例中，0.001≤y≤0.15。在另一优选例中，0.3＜1-x-y-z＜1。在另一优选例中，0.4＜1-x-y-z＜1。在另一优选例中，0.001≤z≤0.15。在另一优选例中，所述发光陶瓷被波长为400nm～980nm的光激发，较佳地420-800nm，更佳地460-530nm。在另一优选例中，所述发光陶瓷在480－500nm的激发光激发下在250-375nm的紫外光转换效率为0.0095％－0.032％。在另一优选例中，所述发光陶瓷在480－500nm的激发光激发下在250-375nm的紫外光转换效率为0.020％－0.032％。在另一优选例中，所述发光陶瓷在480－500nm的激发光激发下在250-375nm的紫外光转换效率为0.025％－0.032％。本专利技术的第二方面，提供了一种如本专利技术第一方面所述的上转换发光陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：(1)提供原料并依次进行球磨、干燥、灼烧，得到粉体；(2)将所述粉体依次进行研磨、成型、冷等静压处理，得到素坯；(3)在真空环境中，将所述素坯进行烧结得到所述发光陶瓷。在另一优选例中，步骤(1)中所述原料为含有相应A、Ln、M、Pr、Bi和Re元素的氧化物、氟化物、氯化物、碳酸盐、硼酸盐、硝酸盐、草酸盐或醋酸盐。在另一优选例中，步骤(1)中在球磨的过程中，球磨罐和磨球均为聚四氟乙烯制品，磨球大小3mm～10mm，球磨介质为水、无水乙醇、丙酮、甘油中的至少一种，球磨转速为100rad/min～600rad/min，球磨时间为2小时以上(如2-48h，较佳地4-30h)。在另一优选例中，所述干燥在60-100℃下干燥12-30h；和/或所述灼烧在600℃～900℃下灼烧2小时～10小时；和/或所述冷等静压处理在100-500MPa下进行，较佳地150-300MPa。在另一优选例中，所述烧结为如下的两段式烧结：先进行低温烧结，后进行高温烧结。在另一优选例中，所述低温烧结为在第一温度下烧结第一时间；所述高温烧结为在第二温度下烧结第二时间；所述第一温度为1000-1400℃(较佳地1100-1400℃)，所述第一时间为1-5h(较佳地1.5-3h)；所述第二温度为1400-1900℃(较佳地1400-1800℃)，所述第二时间为1-15h(较佳地2-12h)。在另一优选例中，所述烧结过程中的升温速率为1-10℃/min，较佳地3-8℃/min。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1为本专利技术实施例1-4制备得到的发光陶瓷1-4的激发光谱图，其中，发射光的波长为λem＝278nm。图2为本专利技术实施例1-4制备得到的发光陶瓷1-4的激发光谱图，其中，发射光的波长为λem＝315nm。图3为本专利技术实施例1-4制备得到的发光陶瓷1-4的发射光谱图，其中，激发光的波长为λex＝498nm。具体实施方式本专利技术人经过长期而深入的研究，通过调整上转换发光陶瓷的组成制备得到一种重复利用性好且紫外光转换效率高的上转换发光陶瓷。所述陶瓷满足TiO2光催化、紫外杀菌、消毒等应用要求，具有可直接回收再利用、紫外波段发光效率高的优点。所述陶瓷的制备方法具有成本低、工艺简单、利于大规模推广的优点。在此基础上，专利技术人完成了本专利技术。上转换发光陶瓷本专利技术提供了一种上转换发光陶瓷。所述发光陶瓷的化学通式为mA·(1-x-y-z)Ln2O3·nMO2·xPr·yBi·zRe，其中，A为Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种；Ln为Sc、Y、La、Gd、Lu、Al、Ga、B中的至少一种；M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf中的至少一种；Re为Ce、Nd、Po、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的至少一种；其中，m、n、x、y、z表示对应元素的摩尔分数，且0<m≤0.8，2≤n≤3，0.0001≤x≤0.3，0.0001≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且0＜1-x-y-z＜1。优选的，m、n、x、y、z的取值范围为：0＜m≤0.5，2≤n≤2.5，0.0001≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.3，0≤z≤0.3，且0.2＜1-x-y-z＜1。优选的理由为：在此范围内，获得的上转换发光陶瓷性能更加优异。本专利技术所述上转换发光陶瓷具有以下优点：第一，与现有的TiO2光催化使用具有可见光转紫外光功能的粉末、玻璃纤维薄膜以及活性炭复合薄膜相比，本专利技术可直接使用该上转换发光陶瓷进行TiO2光催化、杀菌、消毒等，上转换发光陶瓷可直接回收、反复多次使用，进而增加了上转换功能材料的使用寿命。第二，与现有上转换发光陶瓷相比，本专利技术提供的上转换发光陶瓷通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上转换发光陶瓷，其特征在于，所述发光陶瓷的化学通式为mA·(1-x-y-z)Ln

【技术特征摘要】
1.一种上转换发光陶瓷，其特征在于，所述发光陶瓷的化学通式为mA·(1-x-y-z)Ln2O3·nMO2·xPr·yBi·zRe，其中，
A为选自下组的一种或多种：Li、Na、K、Rb、Cs；
Ln为选自下组的一种或多种：Sc、Y、La、Gd、Lu、Al、Ga、B；
M为选自下组的一种或多种：Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf；
Re为选自下组的一种或多种：Ce、Nd、Po、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb；
其中，m、n、x、y、z表示对应元素的摩尔分数，且0<m≤0.8，2≤n≤3，0.0001≤x≤0.3，0.0001≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且0＜1-x-y-z＜1。


2.根据权利要求1所述的上转换发光陶瓷，其特征在于，m、x、y、z的取值范围为：0<m≤0.5，2≤n≤2.5，0.0001≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.3，0≤z≤0.3，且0.2＜1-x-y-z＜1。


3.根据权利要求1所述的上转换发光陶瓷，其特征在于，0.001≤z≤0.15。


4.根据权利要求1所述的上转换发光陶瓷，其特征在于，所述发光陶瓷被波长为400nm～980nm的光激发。


5.根据权利要求1所述的上转换发光陶瓷，其特征在于，所述发光陶瓷在480－500nm的激发光激发下在250-375nm的紫...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永福，周丽华，蒋俊，江浩川，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33