上转换发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种上转换发光材料及其制备方法，该发光材料包括发光核、活性壳和发光壳，发光核的通式为NaLnF4:Er；活性壳包覆在发光核表面，并且活性壳的通式为NaLnF4:Yb；发光壳包覆在活性壳表面，并且发光壳的通式为NaLnF4:Er，其中，Ln包括Y、Gd、La和Lu中的至少之一。由此，该上转换发光材料在850&1550nm两个不同波长的近红外光共同激发下，可以产生高亮度和高对比度的绿光，从而为三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光和太阳能电池等领域提供技术支持。同时本申请的上转换发光材料不但能有效避免因稀土离子浓度猝灭而导致的荧光强度降低而且还降低了发光核和活性壳表面的缺陷浓度，从而达到了利用一种核壳结构设计实现高双频荧光效率和高对比度上转换发光的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
上转换发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于上转换发光和核壳纳米材料制备
，具体涉及一种上转换发光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]稀土离子掺杂的上转换发光材料可以将两束不可见不同波长的近红外激发光转化为可见的发射光，这一独特的光学特性使其在三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光、太阳能电池、光开关以及激光器等领域备受关注，尤其是具有高发光效率和高对比的上转换发光材料更适用于三维显示。早在1964年，Brown等申请了第一项基于Tm
3+
、Yb
3+
和Ho
3+
掺杂氟化物晶体的三维显示专利；1996年，Downing利用稀土掺杂的重金属氟化物玻璃成功实现了红、绿、蓝彩色三维立体显示。然而，受制于单晶生长过程，大体积、无裂纹的氟化物单晶制备困难、工艺繁琐且非常昂贵。一种上转换发光纳米晶材料由于易于制造，而被广泛研究。如Ding等、Wang等和Li等分别报道了NaYF4:Yb/Tm、Y2O3:Er/Tm和Gd2MoO6:Yb/Tm上转换纳米晶材料并成功实现双频发光。然而，上转换发光纳米晶材料因其表面存在大量缺陷以及稀土掺杂离子之间的浓度猝灭效应使其荧光效率极低，这在一定程度上限制了其在三维显示中的应用。目前，这种三维显示技术还处于实验室研究阶段。实现这种三维显示技术最大的问题就是上转换发光材料的制备和光学性能的优化。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种上转换发光材料及其制备方法，该上转换发光材料在850&1550nm两个不同波长的近红外光共同激发下，可以产生高亮度和高对比度的绿光，从而为三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光、太阳能电池、光开关以及激光器等领域提供技术支持。同时本申请的发光核/活性壳/发光壳上转换发光材料不但能有效避免因稀土离子浓度猝灭而导致的荧光强度降低而且还降低了发光核和活性壳表面的缺陷浓度，从而达到了利用一种核壳结构设计实现高双频荧光效率和高对比度上转换发光的目的。
[0004]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种上转换发光材料。根据本专利技术的实施例，所述上转换材料包括：
[0005]发光核，所述发光核的通式为NaLnF4:Er；
[0006]活性壳，所述活性壳包覆在所述发光核表面，并且所述活性壳的通式为NaLnF4:Yb；
[0007]发光壳，所述发光壳包覆在所述活性壳表面，并且所述发光壳的通式为NaLnF4:Er，
[0008]其中，Ln包括Y、Gd、La和Lu中的至少之一。
[0009]根据本专利技术实施例的上转换发光材料，通过将Er
3+
离子掺杂在NaLnF4中形成通式为NaLnF4:Er的发光核，Yb
3+
离子掺杂在NaLnF4中形成的活性壳包覆在通式为NaLnF4:Er的发
光核表面形成通式为NaLnF4:Er@NaLnF4:Yb的发光核/活性壳纳米晶，Er
3+
离子掺杂在NaLnF4中形成的发光壳包覆在通式为NaLnF4:Yb的活性壳表面，最终形成通式为NaLnF4:Er@NaLnF4:Yb@NaLnF4:Er的发光核/活性壳/发光壳上转换发光材料，其中被分开掺杂在发光核和发光壳中的Er
3+
离子，首先在1550nm近红外光激发下Er
3+
离子从4I
15/2
能级跃迁到4I
13/2
能级，然后在850nm近红外光激发下跃迁到2H
11/2
能级，最后无辐射弛豫到4I
15/2
能级。不但提高了上转换发光材料对1550nm近红外光的吸收，而且也避免了Er
3+
离子掺杂浓度过高而引起的浓度猝灭效应导致荧光强度降低。此外，活性壳中掺杂的Yb
3+
离子通过Er
3+
→
Yb
3+
→
Er
3+
能量传递过程：4I
11/2
(Er
3+
)+2F
7/2
(Yb
3+
)
→4I
15/2
(Er
3+
)+2F
5/2
(Yb
3+
)，4I
15/2
(Er
3+
)+2F
5/2
(Yb
3+
)
→4I
11/2
(Er
3+
)+2F
7/2
(Yb
3+
)，4I
11/2
(Er
3+
)
→4I
13/2
(Er
3+
)，增加了Er
3+
离子在4I
13/2
能级上的布居数目，提高了对1550nm近红外光的利用率，从而使得该上转换发光材料在850&1550nm两个不同波长的近红外光共同激发下，达到了利用一种发光核/活性壳/发光壳结构实现高双频荧光效率和高对比度上转换发光的目的，进而为三维显示、超分辨荧光成像、紫外上转换发光、太阳能电池、光开关以及激光器等领域提供技术支持。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的上转换发光材料还可以具有如下附加的技术特征：
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述发光核的直径为20～25nm。由此，更有利于活性壳的成功包覆。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述活性壳的厚度为2～5nm。由此，不但降低发光核表面的缺陷浓度，而且还提高了1550nm近红外光的利用率。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述发光壳的厚度为3～8nm。由此，不但降低活性壳表面缺陷浓度，而且还提高了1550nm近红外光的吸收。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述发光核中，Er
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Er
3+
总摩尔量的0～2％。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述活性壳中，Yb
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～5％。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述发光壳中，Er
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Er
3+
总摩尔量的0～2％。
[0017]在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备上述上转换发光材料的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0018](1)将第一稀土盐、油酸、1
‑
十八烯、氟源和钠源混合，以便得到通式为NaLnF4:Er的发光核；
[0019](2)将步骤(1)中得到的通式为NaLnF4:Er的发光核与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上转换发光材料，其特征在于，包括：发光核，所述发光核的通式为NaLnF4:Er；活性壳，所述活性壳包覆在所述发光核表面，并且所述活性壳的通式为NaLnF4:Yb；发光壳，所述发光壳包覆在所述活性壳表面，并且所述发光壳的通式为NaLnF4:Er，其中，Ln包括Y、Gd、La和Lu中的至少之一。2.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述发光核的直径为20～25nm。3.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述活性壳的厚度为2～5nm。4.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述发光壳的厚度为3～8nm。5.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述发光核中，Er
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Er
3+
总摩尔量的0～2％。6.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述活性壳中，Yb
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～5％。7.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述发光壳中，Er
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Er
3+
总摩尔量的0～2％。8.一种制备权...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩东成，张亮亮，范超，韦永生，
申请(专利权)人：安徽省东超科技有限公司，
类型：发明
国别省市：