CN106811197B - 一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106811197B CN106811197B CN201710053762.1A CN201710053762A CN106811197B CN 106811197 B CN106811197 B CN 106811197B CN 201710053762 A CN201710053762 A CN 201710053762A CN 106811197 B CN106811197 B CN 106811197B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compound
- calcium
- ion
- contain
- ceramic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 44
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 30
- -1 ytterbium ion Chemical class 0.000 claims description 26
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(iii) oxide Chemical compound O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 20
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);ytterbium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Yb+3].[Yb+3] UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 229910003454 ytterbium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229940075624 ytterbium oxide Drugs 0.000 claims description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 7
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QXDMQSPYEZFLGF-UHFFFAOYSA-L calcium oxalate Chemical compound [Ca+2].[O-]C(=O)C([O-])=O QXDMQSPYEZFLGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000003836 solid-state method Methods 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 claims 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 28
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 229940104869 fluorosilicate Drugs 0.000 abstract 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 12
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 6
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 3
- 229910003641 H2SiO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- MPDDQFGQTCEFIX-UHFFFAOYSA-N [F].[Ca] Chemical compound [F].[Ca] MPDDQFGQTCEFIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N fluorosilicon Chemical compound [Si]F ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009702 powder compression Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7774—Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/444—Halide containing anions, e.g. bromide, iodate, chlorite
- C04B2235/445—Fluoride containing anions, e.g. fluosilicate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明所述的一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法，其化学通式为Ca10‑ 10xEr10xYb10ySi3O15F2，其中x为Er3+掺杂的化学计量分数，y为镱离子Yb3+掺杂的化学计量分数，0.001≤x+y<0.2。本发明制得的上转换发光材料晶格结构稳定、粒径尺寸均匀、发光性能稳定，在976纳米红外激光激发下，在670纳米波长附近出现红色发光峰，发光纯度高、上转换效率高；由于基质结构稳定、掺杂稀土浓度高，有利于增强发光效率和实现高功率下的激发；本发明制备时将含有合成发光材料所需元素的化合物按比例混合，采用高温固相法制备，工艺简单，原料来源丰富，价格低廉；并且工艺过程中无废水废气排放，且无毒，对环境友好，利于进一步推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及固体荧光材料领域，特别是一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
近年来，上转换发光材料引起了人们的广泛关注。光致发光材料中，吸收两个或多个较低能量的光子后产生一个高能光子发射的发光材料被定义为上转换发光材料(简称UCPs)。这种材料的上转换现象本质是反斯托克斯效应，即辐射的能量大于所吸收的能量，其发光原理为光源照射到材料表面时，粒子会吸收两个或者两个以上的低能激发光子，电子从基态跃迁到高能态，然后向外辐射出高能光子，其辐射出的高能光子频率大于吸收光的频率。上转换发光材料可以有效降低光致电离作用引起基质材料衰退，不需要严格的相位配对，而且输出波长具有一定的可调谐性，被认为是生产固态激光、发光二极管和荧光标记等最理想的材料。
上转换发光材料主要是以掺杂稀土元素的来实现其发光。由于稀土外壳层电子对4f电子的屏蔽作用，导致具有亚稳态的稀土元素的发光主要是基于4f电子间的跃迁，把人眼不可见的红外光转换成人们可以观察到的可见光。人们依据上转换的这一特点，将其应用到红外探测器上，有效的提高了灵敏度。此外，上转换发光材料还广泛应用于激光技术、光纤通讯技术、光信息存储以及纤维放大器等领域，在日常生活以及军事项目上有着较大的应用潜力。
目前，上转换发光材料主要集中在稀土掺杂氟化物、硫化物、卤化物等体系，可以实现红、绿、蓝以及白光的发射，但在实际应用中，由于这些基质材料的稳定性不够、制备工艺复杂，给上转换发光材料的使用和推广应用带来较大的影响。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种晶格和性质稳定，性能优良的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料，本发明的另一目的在于提供制备工艺简单易操作的上转换发光陶瓷材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料，化学式为Ca10-10xEr10xYb10ySi3O15F2，其中x为Er3+掺杂的化学计量分数，y为镱离子Yb3+掺杂的化学计量分数，0.001≤x+y<0.2。
本发明还提供了一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，采用高温固相法，包括以下步骤：
(1)按照Ca10-10xEr10xYb10ySi3O15F2中各元素的化学计量比，其中0.001≤x+y<0.2分别称取含有钙离子Ca2+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物、含有氟离子F-的化合物作为原料，并将含有钙离子Ca2+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物混合并研磨均匀，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的含有钙离子Ca2+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的混合物在空气气氛下进行烧结，烧结温度为750～950℃，烧结时间为3～10小时，自然冷却后，研磨混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的粉体混合物与含有氟离子F-的化合物混合并研磨均匀，压制成陶瓷片，压制压力为10MPa～15MPa，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900～1200℃，煅烧时间为3～15小时，自然冷却，得到氟硅酸钙陶瓷。
作为上述制备方法的一个优选方案，步骤(2)的烧结温度为800～900℃，烧结时间为4～10小时。
作为上述制备方法的一个优选方案，步骤(3)的煅烧温度为950～1100℃，煅烧时间为5～10小时。
上述制备方法中：将步骤(3)得到的氟硅酸钙陶瓷破碎并研磨混合均匀可得到氟硅酸钙陶瓷粉体。
本发明制备方法中，所述的含有钙离子Ca2+的化合物为碳酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、草酸钙、氧化钙的一种；所述含有硅离子Si4+的化合物为二氧化硅或硅酸中的一种；所述的含有氟离子F-的化合物为氟化钙；所述的含有铒离子Er3+的化合物为氧化铒；所述的含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱。
作为制备方法的优选方案，所述含有钙离子Ca2+的化合物由两种化合物混合而成，其中一种是氟化钙，氟化钙提供的钙占总钙量的10vol％～40vol％，另一种是碳酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、草酸钙、氧化钙中的一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的氟硅酸盐上转换发光材料晶格结构稳定、声子能量低，有利于提高上转换发光效率以及在大功率下的激发稳定性；由于Ca10Si3O15F2热稳定性较好，易于实现稀土离子的高效掺杂、上转换效率高，制得的上转换发光材料粒径尺寸均匀，发光性能稳定，与其它硫氧化物、卤化物上转换发光材料相比，具有创新性且重复性较好；
(2)在976纳米红外激光激发下，可以发射出670纳米波长附近的红色发光峰，发光纯度高；由于基质结构稳定、掺杂的稀土浓度高，有利于实现高功率下的激发和增强发光效率，可以作为红色上转换荧光材料来应用。将其应用到红外探测器上，可以有效提高灵敏度，另外还可以被广泛应用于激光技术、光纤通讯技术、光信息存储以及纤维放大器等领域，在日常生活以及军事项目上有着较大的应用潜力；
(3)本发明上转换发光材料的制备方法相对于其它的氟氧化物、硫氧化物、卤化物而言，工艺简单，原材料来源丰富，价格低廉；并且工艺过程中无废水废气排放，且无毒，对环境友好，利于进一步推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例1制备样品Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2的X射线粉末衍射图谱；
图2是本发明实施例1制备样品Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2的扫描电子显微镜图；
图3是本发明实施例1制备样品Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2在976纳米、激发能量强度为1.5瓦的红外光激发下得到的上转换发光光谱图；
图4是本发明实施例4制备样品Ca9.3Er0.2Yb0.5Si3O15F2的扫描电子显微镜图；
图5是本发明实施例4制备样品Ca9.3Er0.2Yb0.5Si3O15F2在976纳米、激发能量强度为1.5瓦的红外光激发下得到的上转换发光光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
制备Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2，根据化学式Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2中各元素的化学计量比，称取碳酸钙CaCO3：8.503克，氧化硅SiO2：1.8024克，氧化铒Er2O3：0.0010克，氧化镱Yb2O3：0.010克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛预烧结，烧结温度是800℃，烧结时间10小时，然后冷却至室温，取出样品研磨并混合均匀；将预烧结的混合物与0.7808克的氟化钙CaF2充分混合研磨均匀，并将混合粉体进行压制成型，压制压力为10MPa，在空气气氛中再次煅烧，煅烧温度1100℃，煅烧时间5小时，自然冷却研磨混合均匀即得到氟硅酸钙荧光陶瓷。
参见附图1，它是本实施例技术方案制备样品的X射线粉末衍射图谱，XRD测试结果显示，所制备的Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2为单相材料，没有其它杂相存在，而且结晶度较好，表明三价铒离子Er3+和三价镱离子Yb3+的掺杂对基质的结构无影响。
参见附图2，它是本实施例技术方案制备样品的扫描电子显微镜图谱，从图中可以看出，所得样品颗粒分散较为均匀。
参见附图3，它是按本实施例技术方案制备的样品Ca9.45Er0.05Yb0.5Si3O15F2在976纳米、激发能量强度为1.5瓦的红外光激发下得到的上转换发光光谱图，由图3可以看出：该材料发射主峰在670纳米附近，是红色上转换发光。
实施例2：
制备Ca9.49Er0.01Yb0.5Si3O15F2，根据化学式Ca9.49Er0.01Yb0.5Si3O15F2中各元素的化学计量比，分别称取氢氧化钙Ca(OH)2：4.9648克，硅酸H2SiO3：2.34克，氧化铒Er2O3：0.0020克，氧化镱Yb2O3：0.010克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛预烧结，烧结温度是950℃，烧结时间3小时，然后冷却至室温，取出样品研磨并混合均匀；将预烧结的原料与2.3424克的氟化钙CaF2充分混合研磨均匀，并将混合粉体进行压制成型，压制压力为15MPa，在空气气氛中再次煅烧，煅烧温度950℃，煅烧时间10小时，自然冷却研磨混合均匀即得到氟硅酸钙荧光陶瓷。
本实施例制备的样品，其X射线粉末衍射图谱、主要结构形貌、上转换发光谱图与实施例1相似。
实施例3：
制备Ca9.4Er0.1Yb0.5Si3O15F2，根据化学式Ca9.4Er0.1Yb0.5Si3O15F2中各元素的化学计量比，分别称取草酸钙CaC2O4：9.507克，硅酸H2SiO3：2.34克，氧化铒Er2O3：0.020克，氧化镱Yb2O3：0.010克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛预烧结，烧结温度是900℃，烧结时间4小时，然后冷却至室温，取出样品研磨并混合均匀；将预烧结的原料再次与1.5616克的氟化钙CaF2充分混合研磨均匀，并将混合粉体压制成型，压制压力为12MPa，在空气气氛中再次煅烧，煅烧温度900℃，煅烧时间15小时，自然冷却研磨混合均匀即得到氟硅酸钙荧光陶瓷。
本实施例制备的样品，其X射线粉末衍射图谱、主要结构形貌、上转换发光谱图与实施例1相似。
实施例4：
制备Ca9Er0.2Yb0.8Si3O15F2，根据化学式Ca9Er0.2Yb0.8Si3O15F2中各元素的化学计量比，分别称取氧化钙CaO：3.5625克，氧化硅SiO2：1.8027克，氧化铒Er2O3：0.040克,氧化镱Yb2O3：0.016克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛预烧结，烧结温度是750℃，烧结时间10小时，然后冷却至室温，取出样品研磨并混合均匀；将预烧结的原料再次与1.952克的氟化钙CaF2充分混合研磨均匀，并将混合粉体进行压制成型，压制压力为13MPa，在空气气氛中再次煅烧，煅烧温度1200℃，煅烧时间3小时，自然冷却研磨混合均匀即得到氟硅酸钙荧光陶瓷。
参见附图4，是按本实施技术方案制备的样品的扫描电子显微镜照片，从图中可以看出，所得样品颗粒分散较为均匀。
参见附图5，是按本实施例技术方案制备的样品在976纳米、激发能量强度为1.5瓦的红外光激发下得到的上转换发光光谱图，由图5可以看出：该材料发射主峰在670纳米附近，是红色上转换发光。
实施例5：
制备Ca9.7Er0.2Yb0.1Si3O15F2，根据化学式Ca9.7Er0.2Yb0.1Si3O15F2中各元素的化学计量比，分别称取硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O：19.088克，氧化硅SiO2：1.8027克，氧化铒Er2O3：0.040克，氧化镱Yb2O3：0.002克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛预烧结，烧结温度是870℃，烧结时间5小时，然后冷却至室温，取出样品；将预烧结的原料再次与1.1712克氟化钙CaF2充分混合研磨均匀，并将混合粉体进行压制成型，压制压力为14MPa，在空气气氛中再次煅烧，煅烧温度980℃，煅烧时间7小时，自然冷却研磨混合均匀即得到氟硅酸钙荧光陶瓷。
本实施例制备的样品，其主要结构形貌、上转换发光谱图与实施例4相似。
实施例6：
制备Ca8.3Er0.2Yb1.5Si3O15F2，根据化学式Ca8.3Er0.2Yb1.5Si3O15F2中各元素的化学计量比，分别称取氧化钙CaO：3.491克，氧化硅SiO2：1.8027克，氧化铒Er2O3：0.040克，氧化镱Yb2O3：0.030克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛预烧结，烧结温度是920℃，烧结时间7小时，然后冷却至室温，取出样品研磨并混合均匀；将预烧结的原料再次与3.1232克氟化钙CaF2充分混合研磨均匀，并将混合粉体进行压制成型，压制压力为14MPa，在空气气氛中再次煅烧，煅烧温度1050℃，煅烧时间6小时，自然冷却研磨混合均匀即得到氟硅酸钙荧光陶瓷。
本实施例制备的样品，其主要结构形貌、上转换发光谱图与实施例4相似。
Claims (7)
1.一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料，其特征在于：化学式为Ca10- 10xEr10xYb10ySi3O15F2，其中x为Er3+掺杂的化学计量分数，y为镱离子Yb3+掺杂的化学计量分数，0.001≤x+y<0.2。
2.一种如权利要求1所述的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，其特征在于，采用高温固相法，包括以下步骤：
(1)按照Ca10-10xEr10xYb10ySi3O15F2中各元素的化学计量比，其中0.001≤x+y<0.2分别称取含有钙离子Ca2+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物、含有氟离子F-的化合物作为原料，并将含有钙离子Ca2+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物混合并研磨均匀，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的含有钙离子Ca2+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有铒离子Er3+的化合物、含有镱离子Yb3+的混合物在空气气氛下进行烧结，烧结温度为750～950℃，烧结时间为3～10小时，自然冷却后，研磨混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的粉体混合物与含有氟离子F-的化合物混合并研磨均匀，压制成陶瓷片，压制压力为10MPa～15MPa，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900～1200℃，煅烧时间为3～15小时，自然冷却，得到氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)的烧结温度为800～900℃，烧结时间为4～10小时。
4.根据权利要求2所述的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)的煅烧温度为950～1100℃，煅烧时间为5～10小时。
5.根据权利要求2所述的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，其特征在于：将步骤(3)得到的氟硅酸钙陶瓷破碎并研磨混合均匀可得到氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料粉体。
6.根据权利要求2所述的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的含有钙离子Ca2+的化合物为碳酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、草酸钙、氧化钙的一种；所述含有硅离子Si4+的化合物为二氧化硅或硅酸中的一种；所述的含有氟离子F-的化合物为氟化钙；所述的含有铒离子Er3+的化合物为氧化铒；所述的含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱。
7.根据权利要求2所述的氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述含有钙离子Ca2+的化合物由两种化合物混合而成，其中一种是氟化钙，氟化钙提供的钙占总钙量的10vol％～40vol％，另一种是碳酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、草酸钙、氧化钙中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710053762.1A CN106811197B (zh) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710053762.1A CN106811197B (zh) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106811197A CN106811197A (zh) | 2017-06-09 |
| CN106811197B true CN106811197B (zh) | 2019-01-11 |
Family
ID=59112028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710053762.1A Active CN106811197B (zh) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106811197B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110017435A (zh) | 2018-01-10 | 2019-07-16 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 波长转换装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4122349A (en) * | 1976-02-05 | 1978-10-24 | Rhone-Poulenc Industries | Novel luminophores emitting ultraviolet radiation, and uses thereof |
| CN102373062A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-03-14 | 苏州大学 | 一种适于白光led应用的氟硅酸盐红色荧光粉及其制备方法 |
| CN103173225A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-26 | 苏州大学 | 一种氟硅酸盐蓝色荧光粉、制备方法及应用 |
| CN103242830A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 苏州大学 | 一种氟硅酸盐基蓝绿色荧光粉、制备方法及应用 |
-
2017
- 2017-01-24 CN CN201710053762.1A patent/CN106811197B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4122349A (en) * | 1976-02-05 | 1978-10-24 | Rhone-Poulenc Industries | Novel luminophores emitting ultraviolet radiation, and uses thereof |
| CN102373062A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-03-14 | 苏州大学 | 一种适于白光led应用的氟硅酸盐红色荧光粉及其制备方法 |
| CN103173225A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-26 | 苏州大学 | 一种氟硅酸盐蓝色荧光粉、制备方法及应用 |
| CN103242830A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 苏州大学 | 一种氟硅酸盐基蓝绿色荧光粉、制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Er3+/Yb3+共掺杂氧氟硅酸盐玻璃的上转换发光;徐时清，等;《光学学报》;20040917;第24卷(第8期);第1103-1106页 |
| Transparent glass ceramic containing Er3+:CaF2 nano-crystals prepared by sol-gel method;Lihua Zhou，et al.;《Materials Letters》;20070112;第61卷;第3988-3990页 |
| Upconversion fluorescence spectroscopy of Er3+/Yb3+-codoped lead oxyfluorosilicate glass;Shiqing Xu et al.;《Chemical Physics Letters》;20040119;第385卷;第263-267页 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106811197A (zh) | 2017-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5503288B2 (ja) | 二価および三価カチオンを混合したアルミニウムシリケート系橙色−赤色蛍光体 | |
| CN101018841B (zh) | 荧光体及其制造方法和发光器具 | |
| CN101238195A (zh) | 硅酸盐基橙色磷光体 | |
| JP6821813B2 (ja) | 窒化物発光材料およびそれを含む発光装置 | |
| CN106047341B (zh) | 一种稀土掺杂荧光粉、其合成方法及其在led器件上的应用 | |
| CN102391861B (zh) | 一种氮化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明光源 | |
| CN102942929B (zh) | 一种镱离子Yb3+激活的硼钨酸盐上转换发光材料及制备方法 | |
| CN103314074A (zh) | 赛伦磷光体、其制造方法和具有其的发光装置封装件 | |
| KR20150016252A (ko) | 실리케이트 인광체 | |
| CN105018080A (zh) | 一种高光效荧光粉的制备方法 | |
| Shi et al. | Blue-light-excitable pure and efficient short-wave infrared luminescence via Cr 3+→ Yb 3+ energy transfer in a KYbP 2 O 7: Cr 3+ phosphor | |
| JP2014503605A (ja) | 窒素化合物発光材料及びその調製方法並びにそれによって製造された照明光源 | |
| CN117613658A (zh) | 一种激光增益介质材料及其制备方法和激光器件 | |
| CN114702956A (zh) | 一种Mn4+激活的深红色荧光粉及其制备方法与应用 | |
| CN106811197B (zh) | 一种氟硅酸盐基上转换发光陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN106701074B (zh) | 一种钛酸盐基红色上转换发光材料及其制备方法 | |
| Yang et al. | Energy transfer and photoluminescence properties in Bi3+ and Eu3+ co-doped ZnGa2O4 | |
| CN103122244A (zh) | 一种Eu2+激活的硅酸盐白光荧光粉及其制备方法 | |
| CN104371722A (zh) | Eu2+掺杂Y4Si2O7N2蓝色荧光粉及制备方法 | |
| Guan et al. | Photoluminescence Properties and Energy Transfer of, Co-Doped Phosphors | |
| CN108504357B (zh) | 一种钛铝酸盐基上转换发光材料、制备方法及应用 | |
| CN106905964B (zh) | 一种钛铌酸绿色上转换发光材料、制备方法及应用 | |
| CN107418575B (zh) | 一种铕激活的硅酸盐蓝绿色荧光粉及其制备方法 | |
| CN113549458B (zh) | 一种基于磷灰石结构的高显色性三价Eu离子掺杂的红色荧光材料及其制备方法 | |
| CN101735810B (zh) | 一种发靛蓝色光的稀土掺杂七铝酸十二钙蓄光型发光粉的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191120 Address after: 210000 No. 22 Jingang Road, Dongping Town, Lishui District, Nanjing City, Jiangsu Province Patentee after: Nanjing Tongli Crystal Materials Research Institute Co., Ltd. Address before: 221100 Shanghai Road, Copper Mt. New District, Jiangsu, No. 101, No. Patentee before: Jiangsu Normal University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |