一种掺杂铈和铽的稀土铋酸盐发光材料及其制备方法

本发明涉及稀土发光材料，具体涉及一种掺杂铈和铽的稀土铋酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术：

1、稀土离子荧光粉由本身不发光的基质和充当发光中心的激活离子组成。在外界能量的激发下，稀土荧光粉能发出来自稀土离子的各种色度的荧光。稀土其电子层结构比较特殊，在光谱性质上远远强于其他元素，发光范围也基本覆盖了所有的近红外光与可见光。同时，稀土离子还存在着4f5d电子组态，电子能级非常丰富，激发态的寿命较长，拥有20万以上的跃迁通道，能够发射及吸收各种辐射，是激光与发光材料的重要元素。

2、铋(bi)元素化学性质稳定并且无毒无害，是一种环境友好型材料。bi3+的离子半径为与镧系元素的离子半径相差不大，所以可以在稀土发光材料晶体中取代稀土离子的位置，并且bi3+与稀土离子元素之间还存在着能量传递过程。近些年来，出现了铋基稀土发光材料对单一发光稀土离子的光学性质的研究，却通常仅能呈现一种光发射，然而，随着光电子器件及生物医学等领域的发展，研究出能够非单一光发射的发光材料，对多种稀土离子掺杂的铋基发光材料的研究具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供了一种掺杂铈和铽的稀土铋酸盐发光材料及其制备方法，以铋酸盐为基质材料，掺杂多种稀土离子，能够在不同波长的紫外光激发下，呈现光的三原色中的蓝光发射和绿光发射。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种掺杂铈和铽的稀土铋酸盐发光材料，所述发光材料的化学结构式为：nabio3cez:tbw，其中，0<z<1，0<w<1。

4、第二方面，本发明提供了一种如上所述的稀土铋酸盐发光材料的制备方法，包括以下步骤：

5、根据化学结构式nabio3cez:tbw中ce、tb和bi的化学计量比称取ce(no3)3、tb(no3)3和bi(no3)3，取卤化钠的摩尔量不小于铋元素的摩尔量，将称取的各物质混合溶解于去离子水中，得到溶液a；

6、取nh4f溶液记为溶液b；

7、将溶液a与足量溶液b混合搅拌获得的沉淀，经离心、洗涤、干燥获得所需样品。

8、进一步地，获得所述溶液a包括以下步骤：

9、根据化学结构式nabio3cez:tbw中ce、tb和bi的化学计量比取ce(no3)3溶液、tb(no3)3溶液和bi(no3)3·5h2o固体，取卤化钠固体的摩尔量不小于铋元素的摩尔量，将称取的各物质混合溶解于去离子水中。

10、进一步地，获得所述溶液a包括以下步骤：

11、s1、根据化学结构式nabio3cez:tbw中ce、tb和bi的化学计量比取ce(no3)3溶液、tb(no3)3溶液和bi(no3)3·5h2o固体，取卤化钠固体的摩尔量不小于铋元素的摩尔量；

12、s2、将ce(no3)3水溶液和tb(no3)3水溶液混合并加入去离子水；

13、s3、将bi(no3)3·5h2o和卤化钠固体加入步骤s2得到的混合溶液，获得溶液a。

14、进一步地，获得所述溶液b包括以下步骤：取nh4f固体溶解于水和/或乙二醇溶液中，所获得的溶液则为溶液b。

15、进一步地，所述卤化钠包括氯化钠或氟化钠。

16、进一步地，洗涤采用无水乙醇和/或去离子水。

17、进一步地，干燥的温度为50-80℃，干燥时长10-15h。

18、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

19、本发明的稀土铋酸盐发光材料的化学结构式为nabio3cez:tbw，该发光材料中存在能量传递，具体是从ce3+传递到tb3+，机理主要是偶极-偶极产生相互作用。在tb3+中，f能级与d能级存在较大能带，在545nm位置，tb3+产生强绿光发射。荧光光谱显示在388nm紫外光激发下，含ce3+的荧光粉呈现出蓝光发射，在378nm紫外光激发下，含tb3+的荧光粉呈现绿光发射。本发明的发光材料以铋酸盐为基质材料，掺杂多种稀土离子，能够在不同波长的紫外光激发下，呈现光的三原色中的蓝光发射和绿光发射。此外，本申请的发光材料的制备方法简单，仅通过简单的混合搅拌、离心、洗涤、干燥便可得到，工艺条件简单，节能降耗，并且获得的产品为沉淀，易于控制，适于工业化生产。

技术特征：

1.一种掺杂铈和铽的稀土铋酸盐发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学结构式为：nabio3cez:tbw，其中，0<z<1，0<w<1。

2.一种如权利要求1所述的稀土铋酸盐发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.一种根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，获得所述溶液a包括以下步骤：

4.一种根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，获得所述溶液a包括以下步骤：

5.一种根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，获得所述溶液b包括以下步骤：取nh4f固体溶解于水和/或乙二醇溶液中，所获得的溶液则为溶液b。

6.一种根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述卤化钠包括氯化钠或氟化钠。

7.一种根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，洗涤采用无水乙醇和/或去离子水。

8.一种根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，干燥的温度为50-80℃，干燥时长10-15h。

技术总结
本发明公开了一种掺杂铈和铽的稀土铋酸盐发光材料及其制备方法，该发光材料的化学结构式为NaBiO<subgt;3</subgt;Ce<subgt;z</subgt;:Tb<subgt;w</subgt;。该发光材料中存在能量传递，具体是从Ce3+传递到Tb3+，机理主要是偶极‑偶极产生相互作用，在Tb<supgt;3+</supgt;中，F能级与D能级存在较大能带，在545nm位置，Tb3+产生强绿光发射，在388nm紫外光激发下，含Ce<supgt;3+</supgt;的荧光粉呈现出蓝光发射，在378nm紫外光激发下，含Tb<supgt;3+</supgt;的荧光粉呈现绿光发射。本发明的发光材料的制备方法简单，仅通过简单的混合搅拌、离心、洗涤、干燥便可得到，工艺条件简单，节能降耗，并且获得的产品为沉淀，易于控制，适于工业化生产。

技术研发人员：邹敏,唐虹,刘佳,吴倩,严尹梅,郑维金,张辽,杨星宇
受保护的技术使用者：西昌学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8