一种磷酸盐或偏磷酸盐基稀土离子掺杂可见-紫外上转换发光材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光材料及其制备方法和用途，具体地说是一种磷酸盐或偏磷酸盐基稀土离子掺杂可见-紫外上转换发光材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]紫外杀菌技术自20世纪70年代开始逐步应用于污水、工业消毒领域。90年代随着关键技术的突破，更因其特有的环保洁净特性，而在欧美国家得到广泛应用。紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫射线端的外侧，其能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。经试验，紫外线杀菌的有效波长范围可分为四个不同的波段:UVA(400 ?315nm)、UVB (315 ?280nm)、UVC (280 ?200nm)和真空紫外线(200 ?10nm)0较UVA和UVB段相比，UVC段紫外线可以在短时间内通过破坏微生物的DNA结构杀死病毒和细菌，因此，一般所说的紫外光消毒实际上是指UVC消毒。但紫外光特别是UVC，由于波长短，在通过物体时大部分被物体散射和吸收，穿透深度很浅，可见，目前常用于杀菌的装置254nm汞灯也只能杀死暴露在外面的深度较浅的细菌，而对于较深容器内的细菌根本无法达到真正杀菌的目的。
[0003]上转换发光材料通常由无机材料作为基质，稀土离子作为发光中心，由稀土离子吸收两个或两个以上的低能光子后，发射出一个高能光子而实现发光的，其广泛用于照明和显示系统等多个领域。随着对上转换机理和材料合成等方面研究的不断深入及激光技术的快速发展，上转换材料的应用领域在不断扩展。如公开号为CN1977999A提供了一种用紫外上转换发光纳米颗粒选择性杀灭细胞的方法，该方法采用798nm的激光作为激发源，激光能量密度高，有利于上转换发射；但是其带来的问题是激光的激发面积较小，无法杀灭大面积的细菌，而且较高功率的激光也会给操作和使用带来安全隐患。又如公开号为CN101976795A也报道了一种掺Gd的紫外上转换材料，该材料可以产生200_280nm (UVC)的紫外光，但激发源也是同样采用了 980nm的激光器。可见，研发一种在普通光源(非激光)激发下、特别是在太阳光照射下就能产生UVC紫外光的上转换发光材料无疑具有更高的应用价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是提供一种磷酸盐或偏磷酸盐基稀土离子掺杂可见-紫外上转换发光材料及其制备方法和应用，以解决现有用于杀菌的上转换发光材料普遍采用激光作为激发源，其不仅给操作人员带来安全隐患，而且无法在大面积杀菌中得以应用的问题。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种磷酸盐或偏磷酸盐基稀土离子掺杂可见-紫外上转换发光材料，以磷酸盐或偏磷酸盐为基质，在所述基质中掺杂有Pr'以摩尔比计，磷酸盐或偏磷酸盐:Pr3+=0.9-3:0.01-0.1 ;该材料在可见光照射下，发射出UVC紫外光。
[0006]本发明中所述磷酸盐或偏磷酸盐为碱金属磷酸盐或偏磷酸盐、碱土金属磷酸盐或偏磷酸盐、过渡族金属磷酸盐或偏磷酸盐、第三主族金属磷酸盐或偏磷酸盐、碳族金属磷酸盐或偏磷酸盐、氮族金属磷酸盐或偏磷酸盐、含有金属钇的碱金属磷酸盐或偏磷酸盐、含有金属钇的碱土金属磷酸盐或偏磷酸盐、含有金属钇的过渡族金属磷酸盐或偏磷酸盐、含有金属钇的碳族金属磷酸盐或偏磷酸盐或含有金属钇的氮族金属磷酸盐或偏磷酸盐中的任意一种。
[0007]本发明中所述碱金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸锂或偏磷酸锂、磷酸锂钠或偏磷酸钠、磷酸钾或偏磷酸钾、磷酸铷或偏磷酸铷、磷酸铯或偏磷酸铯中的任意一种；所述碱土金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸铍或偏磷酸铍、磷酸镁或偏磷酸镁、磷酸钙或偏磷酸钙、磷酸锶或偏磷酸锶、磷酸钡或偏磷酸钡中的任意一种；所述过渡族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钪或偏磷酸钪、磷酸钇或偏磷酸钇、磷酸钛或偏磷酸钛、磷酸锆或偏磷酸锆、磷酸铪或偏磷酸铪、磷酸钒或偏磷酸钒、磷酸铌或偏磷酸铌、磷酸钽或偏磷酸钽、磷酸铬或偏磷酸铬、磷酸钼或偏磷酸钼、磷酸钨或偏磷酸钨、磷酸锰或偏磷酸锰、磷酸铁或偏磷酸铁、磷酸钴或偏磷酸钴、磷酸镍或偏磷酸镍、磷酸钯或偏磷酸钯、磷酸铂或偏磷酸铂、磷酸铜或偏磷酸铜、磷酸银或偏磷酸银、磷酸锌或偏磷酸锌、磷酸镉或偏磷酸镉、磷酸汞或偏磷酸汞中的任意一种；所述第三主族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸铝或偏磷酸铝、磷酸镓或偏磷酸镓、磷酸铟或偏磷酸铟、磷酸铊或偏磷酸铊中的任意一种；所述碳族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸锗或偏磷酸锗、磷酸锡或偏磷酸锡、磷酸铅或偏磷酸铅中的任意一种；所述氮族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸锑或偏磷酸锑、磷酸铋或偏磷酸铋中的任意一种；所述含有金属钇的碱金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇钠或偏磷酸钇钠、磷酸钇钾或偏磷酸钇钾、磷酸钇铷或偏磷酸钇铷中的任意一种；所述含有金属钇的碱土金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇钙或偏磷酸钇钙、磷酸钇锶或偏磷酸钇锶、磷酸钇钡或偏磷酸钇钡中的任意一种；所述含有金属钇的过渡族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇锌或偏磷酸钇锌；所述含有金属钇的碳族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇铅或偏磷酸钇铅。
[0008]优选地，所述碱金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸锂或偏磷酸锂、磷酸锂钠或偏磷酸钠、磷酸钾或偏磷酸钾中的任意一种；碱土金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸铍或偏磷酸铍、磷酸镁或偏磷酸镁中的任意一种；过渡族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇或偏磷酸钇、磷酸钛或偏磷酸钛、磷酸锆或偏磷酸锆、磷酸钒或偏磷酸钒、磷酸铌或偏磷酸铌、磷酸铬或偏磷酸铬、磷酸钼或偏磷酸钼磷酸锰或偏磷酸锰、磷酸铁或偏磷酸铁、磷酸钴或偏磷酸钴、磷酸镍或偏磷酸镍、磷酸钯或偏磷酸钯、磷酸铜或偏磷酸铜、磷酸锌或偏磷酸锌中的任意一种；第三主族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸铝或偏磷酸铝、磷酸铟或偏磷酸铟中的任意一种；碳族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸锗或偏磷酸锗、磷酸锡或偏磷酸锡中的任意一种；氮族金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸锑或偏磷酸锑；所述含有金属钇的碱金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇钠或偏磷酸钇钠、磷酸钇钾或偏磷酸钇钾中的任意一种；所述含有金属钇的碱土金属磷酸盐或偏磷酸盐为磷酸钇钙或偏磷酸钇钙、磷酸钇钡或偏磷酸钇钡中的任意一种。
[0009]更为优选地，该材料以磷酸钇为基质，其各元素的摩尔比为:钇:镨:磷=0.95:0.05:3ο
[0010]本发明还公开了所述的磷酸盐或偏磷酸盐基稀土离子掺杂可见-紫外上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤:
(a)根据材料的上述化学组成，按化学计量比称取相应元素的氧化物原料和磷酸二氢铵；
(b)将所称物料研磨粉碎后，在850-950°C下灼烧2.5-4 h，冷却至室温，研磨，得粉末状磷酸盐或偏磷酸盐基稀土可见-紫外上转换发光材料。
[0011]本发明制备方法中，优选地，步骤(b)中在900°C固相反应3 h。
[0012]优选地，步骤(a)中按各元素的摩尔比为:钇:镨:磷=0.95:0.05:3称取氧化钇、
氧化镨、磷酸二氢铵各物料。
[0013]本发明通过特定的原料配比以及工艺条件制备了能够在普通光源，特别是太阳光的激发下产生紫外(UVC)光；其制备