上轉換發(fā)光材料的合成與應用

僅僅供個人參不不得用于商業(yè)用楊志萍杜海燕孫家躍*(北京工商大學化工學院,北京摘要綜述了目前國內外上轉換發(fā)光材料的幾種合成方法,包括傳統(tǒng)的高溫固相合成法、溶法、共沉淀法等?？偨Y了不同方法的優(yōu)缺點,介紹了上轉換技術的一些應用關鍵詞上轉換,發(fā)光材料,合成方SyntheticmethodsandapplicationofupconversionluminescencematerialsYangZhipingDuHaiyanSunJiayue(SchoolofChemicalEngineering,BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing100037)AbstractThispapergeneralizedseveralsyntheticmethodsofthismaterialsusedpresentlyathomeandabroad.Thesyntheticmethodsincludedhightemperaturesolidmethod,so-lgelprocess,hydrothermalmethodandsoon.Theadvantagesanddisadvantagesofeverymethodwerediscussed.Moreover,thesyntheticmethodsofupconversionluminescencematerialsforfurtherdevelopmentwereprospected.TheapplicationofupconversiontechnologywasKeywordsupconversion,luminescencematerial,synthetic上轉換發(fā)光是在60年代發(fā)展起來的,并廣泛應用于紅的一種發(fā)光技術。自80,利用稀土離子的上轉換效應,[1-3。上轉換現(xiàn),到目前為止已經在世界范圍內引起了廣泛興趣。隨著上轉換發(fā)光材料在激光技術,,,應用使得上轉換發(fā)光的研究取得了很大的進展。不同上轉以進一,應用1高溫固相()進行,壓力和添加劑等都會影響固相反應。人把主要精力都集中在單晶或,能拉制成光纖,只有高溫固相法。許多科學工作者已經ZBLAN玻璃[6]、鉍酸鹽玻璃[7]、硼酸鹽玻璃[8]和氧氯鉍鍺酸940nm激發(fā)源下實現(xiàn)了上轉換白色光輸出[10]。候秀潔等2水熱合成法這是一種新型的無機合成方法。在水熱條件下,反應,,物相均勻及產物產率高等。有關這類方法的報道1982年開始受到重視。利用該方法已成功的合成了多種上轉換材料。如NYF4:Ho3+Tm3Yb3+[15],YLiF4:Er3Tm3Yb3+[16-17],KZnF3:Er3Yb3+[18]后,調節(jié)溶pH:2~4,裝入聚四氟乙烯容器,再放入高壓反了由Yb3+作敏化離子,Er3+、Tm3+作發(fā)光離子的三種稀土離子共摻雜的YLiF4材料,980nm紅外光激發(fā)下,得到很強的上發(fā)現(xiàn)在980nm激發(fā)下,發(fā)白光(主要峰為665、552、484、水熱法合成了NaYF4:Ho3+、Tm3+、Yb3+,選用EDTA作混更強3溶膠-凝膠溶膠-凝膠法是一種濕化學合成法,將金屬醇鹽或無機再,,后者更為常見。其中,無機鹽法是以無機鹽為原料在水溶液中再通過加污染幾個但存在不易配制適宜的溶劑來穩(wěn)定溶解H值或添變,許多無機鹽也可作為前驅物。目前用此方法制備上轉換材料的報道相對較少。19,稀土醋酸鹽EAC和YbAC,,操該材料在980nm激發(fā)光源下發(fā)出明亮的紅、中還介紹了制備Y2O3上轉換材料的高溫固相法和溶液燃燒,凝膠法合成,合成溫度比傳統(tǒng),凝膠因為不存在類似于醇鹽的氟單價的,,不像氧原子那樣具有很強Melling指出可以用氧化物凝膠的氟化得到包含金屬離子的氟化物[20-21]。如HaiGuo等用此方法合4共沉淀共沉淀法又稱為/化學沉積法0。以水溶性物質為原料生成難溶物質前驅化合物從水溶液中沉,經過洗滌、過濾、煅燒熱分解而制得超細粉體發(fā)光材共沉淀法的主要優(yōu)點是操作簡單、流程短、能直接得到化學成分均一的粉體材料,,得到粒度可控、分散如溶液的組成、濃,為雜質混入沉淀物、沉淀過程中各種成分的分離困難和沉淀,而且它對于復雜的多組分體系制備有一定的局限性。Er3+:Y2O3上轉換發(fā)光納米粉。楊奉真等[25]EDTA為螯合劑,采用絡合共沉淀法合成了納米級Ho3+、Yb3+共摻雜的NaYF4上轉換熒光材料,980nm紅外激光器照射下,肉眼主要是由于采用激光脈沖沉淀法減小了Judd-Ofelt理論的,CaF2(III)的基片上形成摻Er3+LaF3薄膜,800nm激發(fā)化學法制得CsGeF2:2%Re4+晶體材料,具有高分辨吸收,近克勞修斯生長法制得,實現(xiàn)了上轉換發(fā)光。LeyuWang等[31]采用濕化學法,得到了Na(Y1.5Na0.5)F6單晶材料,這是一種新型的紅外上轉換及光存儲特性的光學材料CaS:Eu、Sm和5上轉換技術的應33對1995年以前發(fā)表的上轉換激光彌補了半,摻Tm3光纖上轉換激光器近來受到廣泛的關注。劉佳榮4研究了Tm3+Yb3,980nm該材料有S,以及醫(yī)療診斷和搖桿中廣泛應用的1.9LmPetitJolian等34]進行了Yb:CaGdAlO4首次提出了更好的從1050~994nm在979nm抽運下這類材料激光%而且導熱性好。以G3536下都產生了很好的上轉換激光,Er的玻璃光纖在近紅在此波長范圍內有一定的局限性。區(qū)進行了研究,Er的摻雜濃500~1000ppm均進行了研究,獲得了67%的發(fā)光效率。NieuwenhuisAbF等[38]首次報道Cr、Tm、Ho:YAG上轉換激光。紅外上轉換材料除了用于1997年紅外防偽技術被列入國家標準的十項防偽技術GB/T170041997,因此這類材料具有基本,,,難,這會是一各類名牌商標、品還可以滿足其他特種行業(yè)的標識防偽要求。性能很強,激發(fā)源940nm左右,上轉換可見光的顏色為綠色和示器,具有體積小,效率高,色彩鮮艷,亮度高,壽命長等特點41研制了一,700~1500nm是一種發(fā),,42避免近紅,設計了該顯示器所需要的兩個多層干涉過濾膜。6隨著上轉換技術在激光器,防偽和顯示技術等方面的,制備工藝進行上轉換材料新共沉淀法是合參考文ters,1995,67:1815.OpticsLetters,1997,22:808.4]劉佳榮.Tm3+-Yb3+共摻雜的碲酸鹽玻璃和光纖的光譜特SolidStateCommunications,2006,139:363-6]馮衍,陳曉波,宋峰,等798nm半導體激光激發(fā)下Yb3+,Tm3+:ZBLAN玻璃的上轉換發(fā)光[J].光學學報,1999,19RareEarths,2005,23(3):331-8]陳寶玖,王海宇,等Yb3+Er3+共摻雜氟硼酸鹽玻璃材料光[9]孫洪濤,胡麗麗,張麗艷,等.摻銩氧氯鉍酸鹽玻璃及其制備方法[P]CN1644542A2005-07-27.陽效良,肖思國,丁建文.一種白色上轉換材料及其制備方].,].,鄭巖,候秀潔.彩色上轉換材料制備方法[PCN1357599A,RareEarth,2006,24(6):757-趙謖玲,候彥冰,徐征.不同波長激發(fā)下裴曉將,候延冰,等.水熱合成稀土氟化物材料YLiF4:Er,Tm,Yb的上轉換發(fā)光特性[J].光譜學與光譜分析,2005,25裴曉將,騰楓,趙謖玲,等.水熱合成稀土氟化物材料ErYb的上轉換發(fā)光特性[J].中國稀土學報賈若琨,白玉白,李鐵津.水溶性上轉換材料的制備方法CN1539917A,2004-10-1990,5(5):1092.丁曉英,范慧俐,徐曉偉,等.SiO2包覆上轉換發(fā)光材料Na(Y057Yb039Er004)F4的研究[J].發(fā)光學報,2006,27(3):SensorActuatB,1996,31:81-SolidFilms,2006,500:302-白秀敏,鄒麗霞,齊文剛,等.微波法制備NiO/WO3光催化劑172:148-2002,371:321-329.282-287:955-stateChemistry,2007,180:127-131.羅軍明,李永繡,鄧莉萍,袁永瑞.共沉淀法制備楊奉真,衣光舜,陳德樸,等.納米NaYF4Ho,Yb上轉換熒pliedPhysics,1997,36(1A~B):L41.Matter,2001,13:9583.Compounds,323-324:283-287.LeyuWang,Yadong.Na(Single-crystal1992,1591:141-145.[J].OpticsExpress,2004,21(12):5125-CN1397795A,2003-02-19.].,.的設計J,2006,35:863866.Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialNurfürdenpers?nlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl