一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料及制备方法技术

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光材料及其制备方法，特别涉及一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料及其制备方法应用，属于发光物理学中的发光材料及其制备工艺领域。
技术介绍
上转换发光是指在光致发光的激发过程中，在长波长光的激发下产生短波长的光 发射。上转换发光材料是一种重要的功能材料，它所具有的特殊性质使其在激光技术、光纤通讯技术、荧光探针、三维立体显示、红外探测技术与防伪等诸多领域具有广阔的应用前景，因此制备性能良好的上转换发光材料有着十分重大的意义。上转换材料通常包括激活剂、敏化剂和基质。由于稀土镱离子Yb3+仅有基态2F7/2和激发态2F5/2两个孤立的能级，相隔大约lOOOOcnf1，它的吸收谱带较宽，一般在O. I I. O微米波长范围内有特征光吸收，能与InGaAs半导体泵浦源有效耦合，泵浦波长与激光输出波长相近，荧光效率非常高，是一种发光性能良好的激活离子。稀土镱离子Yb3+的电子构型为4f13，由于镧系收缩，与其他镧系离子相比，它的4f电子在这个系统中所受屏蔽较少，因而与周围晶格和近邻离子易产生较强的相互作用，所以在掺Yb3 +的激光材料中易产生合作发光现象。1970年Nakazawa E和ShinonnyaS 在文献中(Phys. Rev. Lett. 25，1710 - 1712 (1970))首次报道了 Yb3+离子在 YbPO4 中蓝绿光波段的合作上转换发光行为。它的上转换发光行为由处于激发态的两个距离较近的Yb3+离子互相耦合并且同时退激发到基态来实现。这种奇特的上转换发光在后续发展中又得到进一步研究，M. Malinowski 等在文献(Journal of Luminescence 94 - 95 (2001)29 - 33)中讨论了 Yb3+:YAG体系的蓝色合作上转换发光，Degang Deng和Shiqing Xu等在文献(J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (2009) 105111)中报道了 Yb3+掺杂的含有 LiYF4 的微晶玻璃的蓝色合作上转换发光。目前，上转换发光材料可用于开发光快速计算和光学双稳态以及蓝绿光波段激光器件等新型光学器件。献臧竞存，巩锋等在文献(激光与红外，2002年6月，第32卷第3期)中报道的Yb3+ :YAG、Yb3+: BCa5 ( PO4) 3F等激光晶体，量子效率高，适宜于InGaAs激光二极管泵浦，产生自倍频可见激光，可应用于大气层空间的激光雷达，水下照明和探测，遥测传感器，化学药品探测器，制板和材料加工等。此外，在新型激光材料和光纤信号传输方面的应用，掺Yb3+的激光材料被视为发展高效、高功率激光器的一个主要途径。因此，对Yb3+离子激活的上转换发光材料的研究是一项具有科学意义又有广阔前景的工作。六方相NaYF4是目前已研究的上转换材料中上转化效率最高的基质材料，但是其需要的合成温度较高，且会对环境造成污染。但与之相比，氧化物制备简单，性能稳定，成本较低
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种化学纯度高，发光质量好，且制备工艺简单、无污染的硼钨酸盐上转换发光材料及其制备方法。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料，它的化学式为R3_3xYb3xBW09，其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+中的一种，或它们的任意组合为镱离子Yb3+掺杂的摩尔百分数，O.OOOKx ^ 1.0 ;所述的上转换发光材料在975纳米的红外激光泵浦下，得到波长为530 560纳米的绿色上转换发光。一种如上所述的镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料的制备方法，采用高温固相法，包括如下步骤 (1)按化学式Ub3xBWO9中各元素的化学计量比，分别称取含有镱离子Yb3+的化合物、 含有稀土离子R的化合物、含有硼离子B3+的化合物、含有钨离子W6+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+中的一种，或它们的任意组合^为镱离子Yb3+掺杂的摩尔百分数，O. OOOKx ^ I. O ； (2)将混合物在空气气氛下煅烧I 2次，煅烧温度为200 600°C，煅烧时间为I 15小时； (3)将步骤(2)得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为600 800°C，煅烧时间为I 15小时； (4)将步骤(3)得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为800 1000°C，煅烧时间为I 15小时； (5)将步骤(4)得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为1000 1300°C，煅烧时间为I 15小时，自然冷却到室温，得到一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料。采用高温固相法制备镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料的优选方案是步骤(2 )的煅烧温度为250 5500C，煅烧时间为2 12小时；步骤(3 )的煅烧温度为600 750°C，煅烧时间为2 12小时；步骤(4)的煅烧温度为800 950°C，煅烧时间为2 12小时；步骤(5)的煅烧温度为1000 1250°C，煅烧时间为2 12小时。本专利技术技术方案还提供一种采用化学合成法制备所述的镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料，包括如下步骤 (O按化学式Ub3xBWO9中各元素的化学计量比，称取含有镱离子Yb3+的化合物、含有稀土离子R的化合物、含有钨离子W6+的化合物，将它们分别溶解于稀硝酸溶液中，得到各种元素的透明溶液；其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+中的一种，或它们的任意组合^为镱离子Yb3+掺杂的摩尔百分数，O. OOOKx ^ 1.0 ;再按各反应物质量的O. 5 2. 0wt%分别添加络合剂柠檬酸或草酸，在50 100°C的温度条件下搅拌； (2)按化学式R3_3xYb3xBW09中硼离子B3+元素的化学计量比，称取含有硼离子B3+的化合物，将它溶解于去离子水或乙醇溶液中，得到溶液；按反应物质量的O. 5 2. 0被％添加络合剂柠檬酸或草酸，在50 100°C的温度条件下搅拌；(3)将步骤(I)和(2)得到的各种溶液缓慢混合，在50 100°C的温度条件下搅拌I 2小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体； (4)将前驱体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1000 1300°C，煅烧时间为I 15小时，自然冷却到室温，得到一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料。本专利技术所述的含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、氟化镱、硝酸镱中的一种，或它们的任意组合；所述的含有硼离子B3+的化合物为氧化硼、氮化硼、硫化硼、硼酸中的一种，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料，其特征在于：它的化学式为R3?3xYb3xBWO9，其中，R为稀土铒离子Er3+、铕离子Eu3+、镧离子La3+、钇离子Y3+、铈离子Ce3+、铥离子Tm3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+、钐离子Sm3+、钆离子Gd3+、铽离子Tb3+中的一种，或它们的任意组合；x为镱离子Yb3+掺杂的摩尔百分数，0.0001

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦林，关莹，秦琳，陶正旭，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：