一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料及其制备方法。一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料，它的化学式为Cs2Bi2‑

【技术实现步骤摘要】
一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发光材料
，尤其涉及一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光致发光材料中，吸收两个或多个较低能量的光子后产生一个高能光子发射的发光材料被定义为上转换发光材料。目前，上转换发光材料都掺杂在稀土离子的化合物中，稀土离子掺杂的上转换发光材料是利用稀土元素的亚稳态能级特性，通过吸收多个低能量的长波辐射，将人眼看不见的红外光变成可见光。
[0003]基于稀土Er
3+
的两个热耦合能级(2H
11/2
和4S
3/2
能级)跃迁到基态发射的荧光积分强度只与温度有关的特性，也叫“FIR”技术，光致发光上转换荧光材料在高温时，温度带来的非辐射跃迁增强，发光强度会显著降低，形成热淬灭现象。这种热淬灭现象阻碍了上转换荧光粉在高温环境中的应用。
[0004]因此需要找到一种上转换发光材料，以便于上转换发光材料应用于高温环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料及其制备方法，以实现了热增强上转换，以满足上转换发光材料在高温上转换图像显示、高温温度传感和高温预警领域的应用，具有高的温度灵敏度。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料，它的化学式为Cs2Bi2‑
(x+y)
Sr(P2O7)(PO4)2:xEr
3+
,yYb
3+
，其中，x为铒离子Er
3+
的掺杂的摩尔百分数，y为镱离子Yb
3+
的掺杂的摩尔百分数，0.2≤x+y≤0.6。
[0008]进一步地，所述的化学式中，按摩尔比，Cs：Bi：Sr：Er：Yb：P为2：(1.4
‑
1.8)：1：0.1：(0.1
‑
0.5)：4。
[0009]一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1：按化学式Cs2Bi2‑
(x+y)
Sr(P2O7)(PO4)2:xEr
3+
,yYb
3+
中各元素的化学计量比，其中0.2≤x+y≤0.6，分别称取含有铯离子Cs
+
的化合物、含有铋离子Bi
3+
的化合物、含有锶离子Sr
+
的化合物、含有铒离子Er
3+
的化合物、含有镱离子Yb
3+
的化合物、含有磷离子P
5+
的化合物，研磨并混合均匀；
[0011]S2：将步骤S1所得的混合物，在330～350℃烧结4～5h，自然冷却后，研磨并混合均匀；
[0012]S3：将步骤S2所得的混合物，在820～840℃烧结8～12h，自然冷却后，研磨并混合均匀，即得粉末状铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料。
[0013]进一步地，所述含有铯离子Cs
+
的化合物为Cs2CO3；所述含有铋离子Bi
3+
的化合物为Bi2O3；所述含有锶离子Sr
+
的化合物为SrCO3；所述含有铒离子Er
3+
的化合物为Er2O3；所述含
有镱离子Yb
3+
的化合物为Yb2O3；所述含有磷离子P
5+
的化合物为NH4H2PO4。
[0014]进一步地，所述Cs2CO3的纯度为99.0～99.99wt％；所述Bi2O3的纯度为99.0～99.99wt％；所述的SrCO3的纯度为99.0～99.99wt％；所述Er2O3的化合物纯度为99.0～99.99wt％；所述Yb2O3的纯度为99.0～99.99wt％；所述NH4H2PO4的纯度为99.0～99.99wt％。
[0015]本专利技术提供一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料及其制备方法：
[0016]1、通过多磷酸基质进行Er
3+
/Yb
3+
离子共掺杂，利用高温下磷酸基团的畸变及声子辅助上转换特性(4S
3/2
能级光子借助声子能量跃迁到2H
11/2
能级)实现了上转换热增强光性能；
[0017]2、上转换发光材料结合稀土Er
3+
的两个热耦合能级(2H
11/2
和4S
3/2
能级)跃迁到基态发射的荧光积分强度只与温度有关的特性，以满足高温环境下的温度测试，实现了热增强上转换。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本申请实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料的X射线粉末衍射图谱；
[0020]图2为本申请实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料的在980nm激光35.71W/cm2激发下，Cs2Bi
1.5
Sr(P2O7)(PO4)2:0.1Er,0.4Yb的变温光谱图从303K到723K范围；
[0021]图3为本申请实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料中在980nm激光35.71W/cm2激发下Er
3+
的2H
11/2
能级,4S
3/2
能级,4F
9/2
能级和总的(2H
11/2
+4S
3/2
)的发光积分强度随温度的变化图；
[0022]图4为本申请实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料中在980nm激光35.71W/cm2激发下FIR值与温度的关系图；
[0023]图5为本专利技术实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料的在980nm激光35.71W/cm2激发下绝对温度灵敏度与温度的关系曲线图；
[0024]图6为本申请实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料的在1550nm激光39.81W/cm2激发下，Cs2Bi
1.5
Sr(P2O7)(PO4)2:0.1Er,0.4Yb的变温光谱图从303K到723K范围；
[0025]图7为本申请实施例1中铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料中Er
3+
在1550nm激光39.81W/cm2激发下2H
11/2
能级,4S
3/2
能级,4F
9/2
能级和总的(2H
11/2
+4S
3/2
)的发光积分强度随温度的变化图；
[0026]图8为本申请实施例1中铒镱共掺杂多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料，其特征在于，它的化学式为Cs2Bi2‑
(x+y)
Sr(P2O7)(PO4)2:xEr
3+
,yYb
3+
，其中，x为铒离子Er
3+
的掺杂的摩尔百分数，y为镱离子Yb
3+
的掺杂的摩尔百分数，0.2≤x+y≤0.6。2.根据权利要求1所述的一种铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料，其特征在于，所述的化学式中，按摩尔比，Cs：Bi：Sr：Er：Yb：P为2：(1.4
‑
1.8)：1：0.1：(0.1
‑
0.5)：4。3.一种如权利要求1
‑
2任意一项所述的铒镱共掺杂多磷酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：按化学式Cs2Bi2‑
(x+y)
Sr(P2O7)(PO4)2:xEr
3+
,yYb
3+
中各元素的化学计量比，其中0.2≤x+y≤0.6，分别称取含有铯离子Cs
+
的化合物、含有铋离子Bi
3+
的化合物、含有锶离子Sr
+
的化合物、含有铒离子Er
3+
的化合物、含有镱离子Yb

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永泽，崔洪强，陈宝玖，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：