镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料及其制备方法
【专利摘要】一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其化学式为TGa1-xF6：xPr3+，其中，T选自La及Gd中的至少一种，0.002≤x≤0.06。上述镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料可由长波辐射激发出蓝光。本发明还提供一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法。
【专利说明】镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]有机发光二极管(01^0)由于组件结构简单、生产成本便宜、自发光、反应时间短、可弯曲等特性，而得到了极广泛的应用。但由于目前得到稳定高效的0120蓝光材料比较困难，极大的限制了白光01^0器件及光源行业的发展。
[0003]上转换荧光材料能够在长波(如红外)辐射激发下发射出可见光，甚至紫外光，在光纤通讯技术、纤维放大器、三维立体显示、生物分子荧光标识、红外辐射探测等领域具有广泛的应用前景。但是，可由红外，红绿光等长波辐射激发出蓝光发射的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，仍未见报道。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种可由长波辐射激发出蓝光的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料及其制备方法。
[0005]一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其化学式为:逆产，其中，I'选自匕及中的至少一种，0.002彡X彡0.06。
[0006]在其中一个实施例中，X为0.03。
[0007]一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤:
[0008]按照呢士-乂 2？产各元素的化学计量比称取1203，68203和？1~203粉体，其中，1203选自匕203及叫03中的至少一种，0.002彡X彡0.06 ；
[0009]将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为0.511101/1?3001/1的溶液；
[0010]将所述溶液随载气雾化成气雾状形成前驱体；
[0011]将所述前驱体的温度升高至5001^?14001^反应1111111?10111111得到化学式为
^？产的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其中I选自匕及％中的至少一种，
0.002 彡 X 彡 0.06。
[0012]在其中一个实施例中，X为0.03。
[0013]在其中一个实施例中，将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成溶液的步骤还包括:往所述溶液中添加分散剂，所述分散剂的浓度为0.005001/1?0.0511101/1。
[0014]在其中一个实施例中，所述分散剂为聚乙二醇。
[0015]在其中一个实施例中，将所述溶液随载气雾化成气雾状形成前驱体的步骤为:将载气及所述溶液一起通入雾化器中使所述溶液雾化成气雾状，所述载气选自氮气、氩气及氢气中的至少一种。
[0016]在其中一个实施例中，所述载气的流量为11/111111?1517111111。
[0017]在其中一个实施例中，将所述前驱体的温度升高至5001?14001反应加化?lOmin在石英管中进行。
[0018]在其中一个实施例中，所述石英管的直径为30mm?150mm,长度为0.5m?3m。
[0019]上述镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法较为简单，成本较低；制备的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的光致发光光谱中，可实现由红外至绿光的长波辐射激发，在483nm波长区由Pr3+离子3PQ — 3H4的跃迁辐射形成发光峰，实现了由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为一实施方式的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法的流程图；
[0021]图2为一实施方式的喷雾热解设备的结构示意图；
[0022]图3为实施例1制备的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的光致发光谱图；
[0023]图4为实施例1制备的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的XRD谱图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料、其制备方法及使用该镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的有机发光二极管进一步阐明。
[0025]一实施方式的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其化学式为TGai_xF6:xPr3+,其中，T选自La及Gd中的至少一种，0.002彡X彡0.06。
[0026]优选的，X为 0.03。
[0027]该镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的光致发光光谱中，镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的激发波长为578nm，当材料受到长波长(如578nm)的辐射的时候，Pr3+离子吸收该光照的能量，此时Pr3+离子由3Pq激发态向3H4跃迁，发出483nm的蓝光，实现了由红外至绿光的长波福射激发出蓝光短波发光。
[0028]上述镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤；
[0029]步骤S110、按照TGai_xF6:xPr3+各元素的化学计量比称取T203，Ga203和Pr203粉体，其中，τ203选自La203及Gd203中的至少一种，0.002彡x彡0.06。
[0030]优选的，X为 0.03。
[0031]可以理解，该步骤中也可按照摩尔比1: (1-χ):x,称取T203, Ga203和Pr203粉体。
[0032]步骤S120、将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为0.5mol/L?3mol/L的溶液。
[0033]优选的，将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为1.5mol/L的溶液。
[0034]溶液中的金属阳离子为T3+，Ga3+和Pr3+，T选自La及Gd中的至少一种。
[0035]本实施方式中，氢氟酸浓度为lmol/L?15mol/L。
[0036]优选的，将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成溶液的步骤还包括:往溶液中添加分散剂，分散剂的浓度为0.005mol/L?0.05mol/L。本实施方式中，分散剂为聚乙二醇。
[0037]请参阅图1，图1所示的喷雾热解设备100包括储液罐10、储气罐20、雾化器30、石英管40及收集器50。
[0038]本实施方式中，步骤S120制备的溶液存放于储液罐10。
[0039]步骤3130、将溶液随载气雾化成气雾状形成前驱体。
[0040]本实施方式中，将载气及溶液一起通入雾化器30中使溶液雾化。优选的，雾化器30为压缩雾化器。
[0041]具体的，将储气罐20内储存的载气及储液罐10内储存的溶液一同通入雾化器30使溶液雾化成气雾状。
[0042]载气选自氮气、氩气及氢气中的至少一种。本实施方式中，载气的流量为11/111111?1517111111。优选的，载气的流量为〖[/“!!。
[0043]步骤3140、将前驱体的温度升高至5001?14001反应加化?10-11得到化学式为丁^？产的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其中I'选自匕及中的至少一种，
0.002 彡 X 彡 0.06。
[0044]具体在本实施方式中，将前驱体通入温度为5001?14001的石英管40中生成镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料。优选的，石英管40的直径为30臟?150臟，长度为0.5--31X1。
[0045]优选的，石英管40外壁缠绕着电阻丝42以对石英管进行加热处理。
[0046]前驱体自石英管50的一端通入，在石英管50内进行反应，在石英管50的管尾镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，粉末状的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料随载气自石英管的管尾流出。进一步的，镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料自石英管40流出后使用收集器50收集。本实施方式中，收集器50为微孔耐酸滤过漏斗。
[0047]上述镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法为喷雾热解法，原料在溶液状态下混合，可保证组分分布均匀，而且工艺过程简单，组分损失少，可精确控制化学计量比，尤其适合制备多组分复合粉末；微粉由悬浮在载气中的液滴干燥而来，颗粒一般呈规则的球形，而且少团聚，无需后续的洗涤研磨，保证产物的高纯度，高活性；整个过程在短短的几秒钟迅速完成，因此液滴在反应过程中来不及发生组分偏析，进一步保证组分分布的均一性；反应工序简单，一步即获得成品，无过滤、洗涤、干燥、粉碎过程，操作简单方便，生产过程连续，产能大，生产效率高，非常有利于大工业化生产；制备的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的光致发光光谱中，镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的激发波长为578=%当材料受到长波长(如57811111)的辐射的时候，离子吸收该光照的能量，此时离子由午。激发态向%跃迁，发出483=0的蓝光，实现了由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光。
[0048]下面为具体实施例。
[0049]实施例1
[0050]称取1^0,, 6403, 68203和？『203粉体，其摩尔比为0.9:0.1:0.97:0.03，溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为1.511101/1的溶液，并加入聚乙二醇添加剂，聚乙二醇的浓度为0.0111101/1。然后把溶液放入雾化装置然后通入517111111的II气。溶液前驱体开始雾化成气雾状，随通入的气体进入直径为70皿，长度为2111的石英管，管温度升高到12001，反应生成荧光粉。收集荧光粉，得到化学式为:0.03？！^的荧光粉。
[0051]请参阅图3，图3中曲线为本实施例得到的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的光致发光光谱。由图2可以看出，实施例1得到的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的激发波长为578=%当材料受到长波长(如578=0)的辐射的时候，？4+离子吸收该光照的能量，此时离子由3？。激发态向％跃迁，发出483鹽的蓝光，实现了由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光。
[0052]请参阅图4，图4中曲线为实施1制备的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的XRD图谱，对照标准PDF卡片，是氟镓酸盐的结晶峰，没有出现掺杂元素以及其它杂质的衍射峰，证明镨是进入了氟镓酸盐的晶格，没有出现分相。
[0053]实施例2
[0054]称取La203, Gd203, Ga203 和 Pr203 粉体，其摩尔比为 0.5:0.5:0.98:0.02，溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为3mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加剂，聚乙二醇的浓度为0.05mol/L。然后把溶液放入雾化装置然后通入10L/min的氩气。溶液开始雾化成气雾状前驱体，前驱体随通入的气体进入直径为30mm，长度为0.5m的石英管，管温度升高到500°C，反应生成荧光粉。收集荧光粉，得到化学式为LaMGduGa^Fe:0.02Pr3+的荧光粉。
[0055]实施例3
[0056]称取Gd203，Ga203和Pr203粉体，其摩尔比为1:0.998:0.002，溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为0.5mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加剂，聚乙二醇的浓度为0.005mol/L。然后把溶液放入雾化装置然后通入lL/min的氩气。溶液开始雾化成气雾状前驱体，前驱体随通入的气体进入直径为60mm，长度为2.5m的石英管，管温度升高到700°C，反应生成荧光粉。收集荧光粉，得到化学式为GdGaa 998F6:0.002Pr3+的荧光粉。
[0057]实施例4
[0058]称取Gd203，Ga203和Pr203粉体，其摩尔比为1:0.94:0.06，溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为3mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加剂，聚乙二醇的浓度为0.05mol/L。然后把溶液放入雾化装置然后通入3L/min的気气。溶液开始雾化成气雾状前驱体，前驱体随通入的气体进入直径为150mm，长度为3m的石英管，管温度升高到1400°C，反应生成荧光粉。收集荧光粉，得到化学式为GdGaa94F6:0.06Pr3+的荧光粉。
[0059]实施例5
[0060]称取La203，Ga203和Pr203粉体，其摩尔比为1:0.95:0.05，溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为0.5mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加剂，聚乙二醇的浓度为0.005mol/L。然后把溶液放入雾化装置然后通入15L/min的氩气。溶液开始雾化成气雾状前驱体，前驱体随通入的气体进入直径为120mm，长度为1.5m的石英管，管温度升高到900°C，反应生成荧光粉。收集荧光粉，得到化学式为LaGaa95F6:0.05Pr3+的荧光粉。
[0061]实施例6
[0062]称取La203，Ga203和Pr203粉体，其摩尔比为1:0.97:0.03，溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为3mol/L的溶液，并加入聚乙二醇添加剂，聚乙二醇的浓度为0.05mol/L。然后把溶液放入雾化装置然后通入13L/min的気气。溶液开始雾化成气雾状前驱体，前驱体随通入的气体进入直径为140_，长度为lm的石英管，管温度升高到1100°C，反应生成荧光粉。收集荧光粉，得到化学式为LaGaa97F6:0.03Pr3+的荧光粉。
[0063]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其特征在于:其化学式为TGahF6:xpr3+，其中，T选自La及Gd中的至少一种，0.002 ^ X ^ 0.06。
2.根据权利要求1所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其特征在于，X为0.03。
3.一种镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 按照TGa1J6:XPr3+各元素的化学计量比称取T2O3, Ga2O3和Pr2O3粉体，其中，T2O3选自La2O3 及 Gd2O3 中的至少一种，0.002 ^ X ^ 0.06 ； 将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成金属阳离子的浓度为0.5mol/L?3mol/L的溶液； 将所述溶液随载气雾化成气雾状形成前驱体； 将所述前驱体的温度升高至500°C?1400°C反应Imin?1min得到化学式为IVxGaF6:XPr3+的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料，其中T选自La及Gd中的至少一种，0.002 ^ X ^ 0.06。
4.根据权利要求3所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，X为 0.03。
5.根据权利要求3所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，将称取的粉体溶于氢氟酸中配制成溶液的步骤还包括:往所述溶液中添加分散剂，所述分散剂的浓度为0.005mol/L?0.05mol/L。
6.根据权利要求5所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇。
7.根据权利要求3所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，将所述溶液随载气雾化成气雾状形成前驱体的步骤为:将载气及所述溶液一起通入雾化器中使所述溶液雾化成气雾状，所述载气选自氮气、氩气及氢气中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述载气的流量为lL/min?15L/min。
9.根据权利要求3所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，将所述前驱体的温度升高至500°C?1400°C反应Imin?1min在石英管中进行。
10.根据权利要求9所述的镨掺杂氟镓酸盐上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述石英管的直径为30mm?150mm,长度为0.5m?3m。
【文档编号】C09K11/85GK104449730SQ201310443144
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】周明杰, 陈吉星, 王平, 钟铁涛 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司