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，该发光材料包括内核、中间层和外壳，内核的通式为NaLnF4:Gd/Yb；中间层包覆在内核的表面，并且中间层的通式为NaLnF4:Er；外壳包覆在中间层的表面，并且外壳的通式为NaLnF4:Yb，其中，Ln包括Y、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、超分辨荧光成像和紫外上转换发光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抑制了Er

【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
，特别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立体显示中的应用。目前，这种三维立体显示技术还处于实验室研究阶段。实现这种三维立体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。同时本申请的内核/中间层/外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，而且还抑制了Er
3+
离子向内部缺陷的能量传递，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]内核，所述内核的通式为NaLnF4:Gd/Yb；
[0006]中间层，所述中间层包覆在所述内核的表面，并且所述中间层的通式为NaLnF4:Er；
[0007]外壳，所述外壳包覆在所述中间层的表面，并且所述外壳的通式为NaLnF4:Yb，
[0008]其中，Ln包括Y、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Gd
3+
和Yb
3+
离子共掺杂在NaLnF4中形成内核，Er
3+
离子掺杂在NaLnF4中形成的中间层包覆在内核表面形成通式为NaLnF4:Gd/Yb@NaLnF4:Er的纳米晶，Yb
3+
离子掺杂在NaLnF4中形成的外壳包覆在中间层表面形成通式为
NaLnF4:Gd/Yb@NaLnF4:Er@NaLnF4:Yb的上转换发光材料，其中掺杂的Gd
3+
离子可以促进通式为NaLnF4:Gd/Yb的内核由立方相转变为六方相，同时减小其尺寸以便于通式为NaLnF4:Er的中间层的包覆；Er
3+
离子分布在中间层，可以有效地抑制Er
3+
离子与内部缺陷之间的能量传递，提高了荧光效率；分布在内核和外壳中的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+
)，增加中间层中的Er
3+
离子在4I
13/2
能级上的布居，提高了上转换发光材料对1550nm近红外光的利用率，从而使得该上转换发光材料在850&550nm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，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，所述内核中Gd
3+
的摩尔量为Ln
3+
、Gd
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～40％。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述内核中Yb
3+
的摩尔量为Ln
3+
、Gd
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～5％。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述中间层中Er
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Er
3+
总摩尔量的0～2％。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述外壳中Yb
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～5％。
[0015]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：
[0016](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:Gd/Yb的内核；
[0017](2)将步骤(1)中得到的通式为NaLnF4:Gd/Yb的内核与第二稀土盐、所述油酸、所述1
‑
十八烯、所述氟源和所述钠源混合，在所述内核表面形成通式为NaLnF4:Er的中间层，以便得到通式为NaLnF4:Gd/Yb@NaLnF4:Er的纳米晶；
[0018](3)将步骤(2)中得到的通式为NaLnF4:Gd/Yb@NaLnF4:Er的纳米晶与第三稀土盐、所述油酸、所述1
‑
十八烯、所述氟源和所述钠源混合，在所述中间层表面形成通式为NaLnF4:Yb的外壳，以便得到通式为NaLn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：内核，所述内核的通式为NaLnF4:Gd/Yb；中间层，所述中间层包覆在所述内核的表面，并且所述中间层的通式为NaLnF4:Er；外壳，所述外壳包覆在所述中间层的表面，并且所述外壳的通式为NaLnF4:Yb，其中，Ln包括Y、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，所述内核中Gd
3+
的摩尔量为Ln
3+
、Gd
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～40％。3.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述内核中Yb
3+
的摩尔量为Ln
3+
、Gd
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～5％。4.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述中间层中Er
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Er
3+
总摩尔量的0～2％。5.根据权利要求1所述的上转换发光材料，其特征在于，所述外壳中Yb
3+
的摩尔量为Ln
3+
和Yb
3+
总摩尔量的0～5％。6.一种制备权利...

【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：