专利名称：镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，具体涉及镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法。
背景技术：
上转换发光又称为反斯托克斯发光，是指将两个或多个低能光子转换成一个高能光子的现象，上转换发光材料需要在基质中掺杂稀土元素。稀土发光材料能量吸收能力强，转换效率高；可发射从紫外光到红外光的光谱，特别是在可见光区有很强的发射能力；它们的物理化学性质稳定，能承受大功率的电子束、高能射线和强紫外光的作用等优点，但是由于大多数稀土元素的能级分部较复杂，当在基质材料中单独掺杂某一种稀土元素时，不能得到单一性很好的发射光。本材料是一种无机电子化合物结构材料，化学式为 Ca12Al14O33'材料晶胞呈笼状结构，内部有两个自由的氧离子，形成类似于F心结构，这种结构使得掺杂的C12A7材料的能级范围可调谐。近年来，彩色显示的背光系统和生物医疗上白光的应用越来越受到人们重视，所以得到一种能够发出强度很大的白光的上转换发光材料将对白光的应用十分有利。所以掺杂的C12A7可以在生物医疗上红外光的转换与彩色显示器OLED等方面有着广泛的应用。
发明内容
本发明目的是为了提供一种镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法。镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法是按下述步骤进行的分别称取CaO和 Al2O3粉末混合，然后置于玛瑙研钵中，CaO和Al2O3的摩尔比为12 7 ；再按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为 10%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为 5%和铒的浓度为分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒，然后置于玛瑙研钵中，研磨4小时；然后置于压片机内压片，再在空气气氛下进行烧结，烧结温度为1250 1300°C，烧结时间为10 15小时；即得到镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶。本发明采用宽带隙氧化物七铝酸十二钙作为掺杂的基质材料，通过掺杂镱、铥、铒元素，并调节两种元素的掺杂浓度来实现。七铝酸十二钙具有良好的热稳定性和化学稳定性，适合做上转换发光材料。本发明制备的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶能白光发射。
图1镱离子浓度改变的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶发光谱图，a表示 C12A7: l.Omol % Er3+, 0. 025mol % Tm3+, 20. Omol % Yb3+，b 表示 C12A7:lmol % Er3+， 0. 025mol% Tm3+, 50mol% Yb3 ；图2铥离子浓度改变的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶发光谱图，a 表示 C12A7:1. 0mol% Er3+, 0. 025mol% Tm3+，20. Omol % Yb3+，b 表示 C12A7: Imol % Er3+, 0. 025mol% Tm3+,50mol% ；图3为七铝酸十二钙多晶白光上转换发光光谱图，a表示 C12A7:1. Omol % Er3+, 0. 0125mol % Tm3+，20. Omol % Yb3+，b 表示 C12A7:1. Omol % Er3+， 0. 025mol% Tm3+，20. Omol % Yb3+，图 4 是 980nm 激发下的 C12A7:lmol% Er3+, 0. 0125mol%Tm3+，20mol % Yb3+ 上转换白光照片；图 5 是 980nm 激发下的 C12A7 Imol % Er3+，0. 025mol % Tm3+，20mol % Yb3+上转换白光照片。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法是按下述步骤进行的分别称取CaO和Al2O3粉末混合，然后置于玛瑙研钵中，CaO和Al2O3的摩尔比为12 7;再按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为 10%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为
5%和铒的浓度为分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒，然后置于玛瑙研钵中，研磨4小时；然后置于压片机内压片，再在空气气氛下进行烧结，烧结温度为1250 1300°C， 烧结时间为10 15小时；即得到镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶。本实施方式中采用宽带隙氧化物七铝酸十二钙作为掺杂的基质材料，通过掺杂镱、铥、铒元素，并调节两种元素的掺杂浓度来实现。七铝酸十二钙具有良好的热稳定性和化学稳定性，适合做上转换发光材料。本发明制备的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶能白光发射。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是压片所需压力为7 15MPa。其它步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为2% 8%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为2% 4%和铒的浓度为分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒。其它步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为4% 6%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为3%和铒的浓度为分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒。其它步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是烧结温度为 1300°C。其它步骤和参数与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是烧结时间为 10小时。其它步骤和参数与具体实施方式
一至五之一相同。采用下述试验验证发明效果试验一本实施方式中镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法是按下述步骤进行的1称取2. 7978g纯度为99. 99 %的Al2O3粉末和2. 6379g纯度为99. 99 %的CaO粉末按照12 7的化学计量比混合放置于玛瑙研钵中，使生成12Ca0*7Al203的物质的量为 0.004mol。2将重量为0. 0077g的纯度为99. 99%的Tm2O3粉末加入到第一步的混合物中，使铥离子的掺杂摩尔浓度为1 %，加入0. 0079g的％203，使镱离子的掺杂摩尔浓度为1 %。3将上述粉末在玛瑙研钵中进行研磨4小时，以达到使原料粉末充分混合均勻的目的。4将研磨均勻的粉沫在7MPa的压力下进行压片处理。
4
5对压好的片在空气氛1300°C的高温下烧结10小时，冷却至室温后即可得到铥离子掺杂摩尔浓度为1%，镱离子摩尔浓度为0. 5%的七铝酸十二钙多晶。固定铥离子的掺杂摩尔浓度为1%，分别使镱离子的掺杂摩尔浓度为1%，2%， 5%，10%，制备镱离子浓度改变的镱、铥双掺七铝酸十二钙多晶，研究镱离子浓度改变对七铝酸十二钙多晶发光性能的影响。试验二 本实施方式中镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法是按下述步骤进行的1称取5. 5956g纯度为99. 99 %的Al2O3粉末和5. 2758g纯度为99. 99 %的CaO粉末按照12 7的化学计量比混合放置于玛瑙研钵中，使生成12Ca0*7Al203的物质的量为 0.008mol。2 将重量为 0. 0152g 的纯度为 99. 99% 的 Er203、0. 3152g 的纯度为 99. 99% 的 Yb2O3 粉末加入到第一步的混合物中，使铒离子和镱离子的掺杂摩尔浓度分别为和20%，利用浓硝酸加热的溶解掉Tm2O3通过滴加的方式加入，使铥离子的掺杂摩尔浓度为0. 025%。3将上述粉末在玛瑙研钵中进行研磨4小时，以达到使原料粉末充分混合均勻的目的。4将研磨均勻的粉沫在15MPa的压力下进行压片处理。5对压好的片在空气氛1300°C的高温下烧结10小时，冷却至室温后即可得到铒离子浓度为1 %，镱离子掺杂摩尔浓度为20 %，铥离子摩尔浓度为0. 025 %的七铝酸十二钙多
曰
曰曰°固定铒离子的浓度为1%，镱离子的掺杂摩尔浓度为20%，分别使铥离子的掺杂摩尔浓度为0.0125%，0. 025%，制备铥离子浓度改变的镱、铥、铒三掺七铝酸十二钙多晶， 研究铥离子浓度改变对七铝酸十二钙多晶发光性能的影响。固定铒离子的浓度为1%，铥离子浓度为0.025%，分别使镱离子浓度为20%和 50%，制备镱离子浓度改变的镱、铥、铒三掺七铝酸十二钙多晶，研究镱离子浓度改变对七铝酸十二钙多晶发光性能的影响。结果见图1-4，由图1可以看出，镱铥双掺七铝酸十二钙多晶有较强的蓝光发射， 随着镱离子掺杂浓度的不断提高，多晶的红光发射和蓝光发射强度有了很大程度的提高。 由图2可以看出，随着铥离子掺杂浓度的不断提高，多晶的蓝光发射强度也有较大程度的提高，且比镱离子浓度改变时的增加程度要大。由图 3 可知，在 C12A7: l.Omol % Er3+, 0. 0125mol % Tm3+, 20. Omol % Yb3+ 与 C12A7:1. Omol % Er3+, 0. 025mol% Tm3+, 20. Omol % 荧光粉中获得了上转换白光，如图 4所示。
权利要求
1.镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，其特征在于镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法是按下述步骤进行的分别称取CaO和Al2O3粉末混合，然后置于玛瑙研钵中， CaO和Al2O3的摩尔比为12 7 ；再按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为1 % 10%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为 5%和铒的浓度为分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒，然后置于玛瑙研钵中，研磨4小时；然后置于压片机内压片，再在空气气氛下进行烧结，烧结温度为1250 1300°C，烧结时间为10 15小时；即得到镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶。
2.根据权利要求1所述的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，其特征在于压片所需压力为7 15MPa。
3.根据权利要求2所述的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，其特征在于按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为2% 8%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为2% 4%和铒的浓度为分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒。
4.根据权利要求2所述的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，其特征在于按镱离子的掺杂摩尔浓度范围为4% 6%、铥离子的掺杂摩尔浓度范围为3%和铒的浓度为 1 %分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒。
5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，其特征在于烧结温度为1300°C。
6.根据权利要求5所述的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，其特征在于烧结时间为10小时。
全文摘要
镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶的制备方法，它属于材料技术领域。本发明分别称取CaO和Al2O3粉末混合，然后置于玛瑙研钵中；分别称取的氧化镱、氧化铥和氧化铒，然后置于玛瑙研钵中，研磨；压片，再在空气气氛下进行烧结；即得到镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶。本发明采用宽带隙氧化物七铝酸十二钙作为掺杂的基质材料，通过掺杂镱、铥、铒元素，并调节两种元素的掺杂浓度来实现。七铝酸十二钙具有良好的热稳定性和化学稳定性，适合做上转换发光材料。本发明制备的镱铥铒三掺七铝酸十二钙多晶能白光发射。
文档编号C30B29/22GK102505142SQ201110357440
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者仇兆忠, 刘亮, 孙金超, 王锐 申请人:哈尔滨工业大学