三层核壳结构的荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及三层核壳结构的荧光材料及其制备方法，所述荧光材料包括内层、包覆所述内层的中间层以及包覆所述中间层的外层，其中，所述中间层的材料为掺有激活离子的稀土发光材料，所述内层和所述外层的材料均为稀土氧化物材料，所述荧光材料可通过水热法制备得到。本发明专利技术的荧光材料中，外层可以对中间层的表面状态起到微观修饰作用，改善激活离子在使用过程中受外界干扰的影响，从而可避免因荧光材料的表面缺陷等引起的发光强度等问题，提高荧光材料的发光效率和稳定性。同时，荧光材料的内层和外层的材料均为稀土氧化物材料，可有效节约中间层中昂贵原料激活离子的使用量，降低荧光材料的成本。

【技术实现步骤摘要】
三层核壳结构的荧光材料及其制备方法
本专利技术涉及微纳米发光材料
，特别是涉及三层核壳结构的荧光材料及其制备方法。
技术介绍
荧光粉材料的尺寸降到纳米级时，常常会伴随表面缺陷和表面重构现象的发生，因此其发光效率、发光稳定性会有所降低。因此，对荧光粉材料进行表面修饰很有必要。此外，传统的荧光粉材料及双层核壳结构的荧光粉材料或多或少存在昂贵原料使用多、表面缺陷密度修饰不足而导致发光强度损耗等问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种三层核壳结构的荧光材料及其制备方法；所述三层核壳结构的荧光材料结构稳定，发光性能好，成本低，可以规模化生产。一种三层核壳结构的荧光材料，包括内层、包覆所述内层的中间层以及包覆所述中间层的外层，其中，所述中间层的材料为掺有激活离子的稀土发光材料，所述内层和所述外层的材料均为稀土氧化物材料。在其中一个实施例中，所述中间层的材料与所述外层的材料的摩尔比为2:1～10:1。在其中一个实施例中，所述内层的材料与所述中间层的材料的摩尔比为1:1～2:1。在其中一个实施例中，所述掺有激活离子的稀土发光材料包括掺铕钒酸钇、掺铕磷酸钇的至少一种。在其中一个实施例中，所述稀土氧化物材料包括磷酸钇、钒酸钇的至少一种。在其中一个实施例中，所述掺有激活离子的稀土发光材料与所述稀土氧化物材料包括相同的稀土元素。在其中一个实施例中，所述内层和所述外层的材料相同。在其中一个实施例中，所述掺有激活离子的稀土发光材料与所述稀土氧化物材料的晶格常数相差不大于10％。在其中一个实施例中，所述中间层的材料为掺铕钒酸钇，所述内层和所述外层的材料均为磷酸钇。上述三层核壳结构的荧光材料中，外层可以对中间层的表面状态起到微观修饰作用，改善激活离子在使用过程中受外界干扰的影响，从而可避免因荧光材料的表面缺陷等引起的发光强度等问题，提高荧光材料的发光效率和稳定性。同时，荧光材料的内层和外层的材料均为稀土氧化物材料，不仅可有效节约中间层中昂贵原料激活离子的使用量，降低荧光材料的成本，还可对荧光材料的发光性能有所改善。一种三层核壳结构的荧光材料，包括：提供第一前驱体材料，形成内层，所述内层为稀土氧化物材料层；提供第二前驱体材料，于所述内层上包覆形成中间层，所述中间层为掺有激活离子的稀土发光材料层，得到预制体；提供第三前驱体材料，于所述预制体上包覆形成外层，所述外层为稀土氧化物材料层，得到三层核壳结构的荧光材料。上述制备方法可得到纳米级别的荧光材料，并且该荧光材料中各层的结构稳定，各层的摩尔比可通过对各前驱体材料的浓度调控而实现有效控制，从而获得核壳结构的较佳比例，实现对荧光材料发光性能的可控制备。同时，该制备方法可实现荧光材料的规模化和连续化生产，生产效率高，工艺成本低。附图说明图1为本专利技术三层核壳结构的荧光材料的截面示意图，其中，10为内层，20为中间层，30为外层；图2为实施例1的扫描电镜照片，其中，A为YPO4粉体的扫描电镜照片，B为YPO4@YVO4:Eu3+预制体的扫描电镜照片，C为YPO4@YVO4:Eu3+@YPO4荧光材料的扫描电镜照片；图3为实施例1中三层核壳结构的荧光材料的光致发光发射光谱谱图；图4为实施例1的预制体与实施例1～7的三层核壳结构的荧光材料的发光强度对比图。具体实施方式以下将对本专利技术提供的三层核壳结构的荧光材料及其制备方法作进一步说明。如图1所示，本专利技术提供的三层核壳结构的荧光材料包括内层10、包覆所述内层10的中间层20以及包覆所述中间层20的外层30，其中，所述中间层20的材料为掺有激活离子的稀土发光材料，所述内层10和所述外层30的材料均为稀土氧化物材料。从而，外层30可以对中间层20的表面状态起到微观修饰作用，改善激活离子在使用过程中受外界干扰的影响，从而可避免因荧光材料的表面缺陷等引起的发光强度等问题，提高荧光材料的发光效率和稳定性。同时，荧光材料的内层10和外层30的材料均为相对廉价的稀土氧化物材料，从而，可有效节约中间层20中昂贵原料激活离子的使用量，降低荧光材料的成本。其中，荧光材料的中间层20是有效发光层，如果中间层20的材料与外层30的材料的摩尔比过大，则外层30就太薄，几乎起不到修饰作用，反之，如果中间层20的材料与外层30的材料的摩尔比过小，则外层30就太厚，外面的激发光就无法被中间层30吸收入射。因此，只有适宜的摩尔比才能保证外层30既能修饰中间层20的表面的缺陷状态，又能增加激发光在中间层20的表面的吸收入射。因此，所述中间层20的材料与所述外层30的材料的摩尔比优选为2:1～10:1，进一步优选为4:1～10:1，更优选为9:1，荧光材料具有较好的发光强度。为了节约中间层20中昂贵原料激活离子的使用量，降低荧光材料的成本，同时，保证荧光材料的发光性能，所述内层10的材料与所述中间层20的材料的摩尔比为1:1～2:1，优选为2:1。可以理解，荧光材料的形状不限，可以为球形、椭球形、圆柱型等。荧光材料的尺寸可以依据需要进行控制，优选为微米级或纳米级，进一步优选为微米级。具体的，所述掺有激活离子的稀土发光材料包括掺铕钒酸钇、掺铕磷酸钇的至少一种。本专利技术中，所述稀土氧化物材料并非广义上的氧化物材料，如，氧化镧、氧化铈、氧化钕等为稀土氧化物材料，磷酸钇、钒酸钇等也可以为稀土氧化物材料。本专利技术中，所述稀土氧化物材料优选包括磷酸钇、钒酸钇的至少一种。为了获得结构稳定的三层核壳结构的荧光材料，所述掺有激活离子的稀土发光材料与所述稀土氧化物材料具有相同的稀土元素，优选所述内层10和所述外层30的材料相同，从而可使内层10、中间层20和外层30的晶格常数较好的匹配。优选的，所述掺有激活离子的稀土发光材料与所述稀土氧化物材料的晶格常数相差不大于10％，进一步优选不大于5％。如，当荧光材料用于生物检测、医疗诊断等领域时，考虑到掺铕钒酸钇为性能优良的红色荧光材料，具有谱线窄、寿命长、特征发光效率高、水溶性好等优点，所以，荧光材料的中间层20的材料可优选为掺铕钒酸钇。此时，所述内层10的材料可相应优选为钒酸钇或磷酸钇，所述外层30的材料也可相应优选为钒酸钇或磷酸钇。因为，一方面，铕为激活离子，价格相对较高，通过内层磷酸钇或钒酸钇的填充可以节约成本。另一方面，如表1所示，磷酸钇与钒酸钇为同一空间点群，晶格常数a、b、c非常接近，匹配度非常好，且密度也非常接近；制备时，掺铕钒酸钇作为中间层20，非常容易生长于磷酸钇内层10或者钒酸钇内层10上，同样，磷酸钇作为外层30或者钒酸钇作为外层30时，也非常容易生长于中间层20上，制备容易，且获得的三层核壳结构稳定性好。进一步的，考虑到磷酸钇的生物兼容性较好，暴露在外部的无毒成分可以直接应用于生物检测、医疗诊断等领域，所以，所述内层10和所述外层30的材料均优选为磷酸钇。表1...

【技术保护点】
1.一种三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，包括内层、包覆所述内层的中间层以及包覆所述中间层的外层，其中，所述中间层的材料为掺有激活离子的稀土发光材料，所述内层和所述外层的材料均为稀土氧化物材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，包括内层、包覆所述内层的中间层以及包覆所述中间层的外层，其中，所述中间层的材料为掺有激活离子的稀土发光材料，所述内层和所述外层的材料均为稀土氧化物材料。


2.根据权利要求1所述的三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，所述中间层的材料与所述外层的材料的摩尔比为2:1～10:1。


3.根据权利要求1所述的三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，所述内层的材料与所述中间层的材料的摩尔比为1:1～2:1。


4.根据权利要求1所述的三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，所述掺有激活离子的稀土发光材料包括掺铕钒酸钇、掺铕磷酸钇的至少一种。


5.根据权利要求1所述的三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，所述稀土氧化物材料包括磷酸钇、钒酸钇的至少一种。


6.根据权利要求1～5任一项所述的三层核壳结构的荧光材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高林辉，李雪，祝洪良，李胤慷，刘观福，刘一夫，陈静，愈诗杰，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33