钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末，复合荧光体的化学结构式为Bi

【技术实现步骤摘要】
钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末及其制备方法


[0001]本专利技术属于荧光体和复合功能材料
，尤其涉及一种钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末及其制备方法。

技术介绍

[0002]稀土离子掺杂的上转换荧光材料在荧光标记、激光介质、激光防伪、太阳能电池、光热理疗等方面均获得应用，尤其是稀土离子掺杂的氟卤化物上转换荧光体，由于基质材料具有较低的声子能量，非辐射弛豫率较低，上转换发光效率通常较高，应用较为广泛，如Er
3+
、Yb
3+
、Tm
3+
掺杂或共掺杂的NaYF4(Nature 463(2010)1061-1065)。然而，氟卤化物物理化学性质稳定性较差，在潮湿的空气中容易潮解、变质，严重影响材料的上转换荧光性能。因此，探索稳定性好的氧化物荧光体仍然是当前发光材料研究的热点之一。
[0003]钛酸铋是一个较大的复合氧化物家族，其成员包括Bi4Ti3O
12
、Bi2Ti2O7、Bi
20
TiO
32
、Bi
12
TiO
20
、Bi2Ti4O
11
等，其中Bi4Ti3O
12
和Bi2Ti2O7最为常见。稀土掺杂的Bi4Ti3O
12
具有铁电、介电、光致发光、光伏效应等一系列特殊的性能，自从La
3+
掺杂的Bi4Ti3O
12
薄膜优良的铁电性能被报道(Nature 401(1999)682-684)之后，稀土掺杂Bi4Ti3O
12
成为铁电领域人们关注的焦点。稀土离子Er
3+
、Er
3+-Yb
3+
、Tm
3+-Yb
3+
、Er
3+-Tm
3+-Yb
3+
以及Ho
3+-Yb
3+
掺杂的Bi4Ti3O
12
均有报道。因掺杂稀土离子种类的不同，这些材料的上转换荧光光谱性质也不同，可将红外光转化成红、绿、蓝等不同的色光，颜色指数可通过控制各种稀土离子的掺杂量进行调节。然而，现有文献中稀土掺杂的Bi4Ti3O
12
荧光体多以荧光薄膜的形式存在，很少制成粉末，而且没有Ho
3+-Yb
3+
掺杂的Bi4Ti3O
12
粉末的报道，这限制了其在激光材料、防伪材料和荧光标记材料领域的应用。Bi2Ti2O7相具有良好的介电性和光催化性，广泛地用在动态随机存储器和门电路中。Bi
20
TiO
32
也是一种具有光催化性能的材料，常与其它钛酸盐化合物形成多相结构。钛酸铋是物理化学性质较为稳定的化合物，是一种性能优良的荧光体基质材料，也是发展多功能光电材料重点关注的研究对象。
[0004]上转换稀土离子主要包括Er
3+
、Ho
3+
、Tm
3+
、Sm
3+
和Yb
3+
，其中Er
3+
、Ho
3+
、Tm
3+
、Sm
3+
通常作为发光中心离子，而Yb
3+
通常作为敏化离子。这些离子具有特殊的4f层电子组态，在光致发光领域显示出其特殊性能与应用。目前，Ho
3+-Yb
3+
共掺杂的Bi4Ti3O
12
上转换荧光薄膜(Journal of Applied Physics 109(2011)123101)，Bi2Ti2O7上转换荧光薄膜(J.Am.Ceram .Soc.，96(2013)3768
–
3774)均有报道，然而Ho
3+
、Yb
3+
共掺杂的钛酸铋复合荧光体粉末(由Bi4Ti3O
12
、Bi2Ti2O7、Bi
20
TiO
32
中的两相或三相组成)尚未有相关报道，而且也未有采用溶胶-凝胶-燃烧法合成Bi4Ti3O
12
、Bi2Ti2O7及Bi
20
TiO
32
材料的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构可调、性能稳定的钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末及其制备方法，所得产品具有优良的光吸收和高效的上转换发光性能，其制备过程简单、高效且节能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末，复合荧光体的化学结构式为Bi
m-x-y
Ho
x
Yb
y
Ti
n
O
p
(简写为BTO：Ho，Yb或BTO：x Ho，y Yb)，其中m、n、p分别代表Bi4Ti3O
12
、Bi2Ti2O7、Bi
20
TiO
32
、Bi
12
TiO
20
、Bi2Ti4O
11
钛酸铋相中Bi、Ti、O的离子数，其中x代表Ho
3+
的离子数，其值在0<x≤m之间，y代表Yb
3+
的离子数，其值在0<y≤m之间；其至少包含Bi4Ti3O
12
和Bi2Ti2O7两种钛酸铋相。
[0008]上述钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末，还包含Bi
20
TiO
32
钛酸铋相。
[0009]复合荧光体粉末为构成该复合荧光体的各钛酸铋相形成的性能稳定的固溶体且具有蜂窝状的微观结构。
[0010]上述钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末的制备方法，为溶胶-凝胶-燃烧法，该法包括溶胶合成、凝胶制备和燃烧三个主要步骤。
[0011]上述制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)以Bi、Ho、Yb的硝酸盐、氯化物或氧化物作为Bi、Ho、Yb的前驱物，以含钛有机物或无机物作为Ti的前驱物，其配比按照Bi4Ti3O
12
、Bi2Ti2O7、Bi
20
TiO
32
、Bi
12
TiO
20
、Bi2Ti4O
11
中的一种或几种进行设计；
[0013](2)以冰醋酸或无机酸和有机溶剂为溶剂，以乙酰丙酮为稳定剂配制成溶液；
[0014](3)以步骤(1)所得的前驱物为溶质，以步骤(2)所得的溶液为溶剂，将二者混合搅拌均匀制得溶胶；
[0015](4)将步骤(3)所得的溶胶加热挥发溶剂后得到凝胶；
[0016](5)将步骤(4)所得的凝胶点燃后充分燃烧生成钛酸铋复合物(像纸灰一样，极易破碎)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末，其特征在于：所述复合荧光体的化学结构式为Bi
m-x-y
Ho
x
Yb
y
Ti
n
O
p
,0<x≤m，0<y≤m，其至少包含Bi4Ti3O
12
和Bi2Ti2O7两种钛酸铋相。2.根据权利要求1所述的钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末，其特征在于还包含Bi
20
TiO
32
钛酸铋相。3.根据权利要求1所述的钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末，其特征在于：所述复合荧光体粉末为构成该复合荧光体的各钛酸铋相形成的固溶体且具有蜂窝状的微观结构。4.权利要求1所述钬镱共掺杂钛酸铋复合荧光体粉末的制备方法，其特征在于为溶胶-凝胶-燃烧法，该法包括溶胶合成、凝胶制备和燃烧三个主要步骤。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以Bi、Ho、Yb的硝酸盐、氯化物或氧化物作为Bi、Ho、Yb的前驱物，以含钛有机物或无机物作为Ti的前驱物，其配比按照Bi4Ti3O
12
、Bi2Ti2O7、Bi
20
TiO
32
、Bi
12
TiO
20
、Bi2Ti4O
11
中的一种或几种进行设计；(2)以冰醋酸或无机酸和有机溶剂为溶剂，以乙酰丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书八页附图三页，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：