CN102504819A - 一种yvo4基上转换发光微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种YVO4基上转换发光微球的制备方法，是将相应的稀土硝酸盐作为稀土源，以柠檬酸和乙二胺四乙酸二钠作为络合剂，首先在水溶液中搅拌形成混合溶液，然后将上述混合溶液转移到水热反应釜中反应，然后离心分离并干燥即得到YVO4基上转换发光微球。本发明方法具有反应温度低，对设备要求低，无副产物，操作比较简单，制备的材料形貌可控，发光性能良好，应用前景广阔。

Description

一种YVO4基上转换发光微球的制备方法
技术领域
本发明属于稀土上转换发光材料的制备领域，尤其涉及一种微球状YVO4基上转换发光材料的制备方法。
背景技术
上转换发光材料是一种非常重要的光电功能材料，其在红外探测技术、显示材料、太阳能电池、固体激光器以及生物标记等领域有着广泛的应用前景。该材料主要是掺杂稀土离子的固体化合物，利用稀土离子的亚稳态能级及特性，吸收两个或两个以上低能光子，经过连续的能量吸收和传递，从而发射出一个高能光子，而使人眼不可见的红外光变为可见光，该过程成为上转换过程。
现有技术公开了多种类型的上转换发光材料，但多以氟化物或氟氧化物为基体材料，虽然由于其较低的声子能量而使其具有较高的上转换发光效率，但是制备工艺复杂、污染严重、生产成本高、生产环境条件要求严格、在研究和实际应用中存在诸多困难。YVO4基上转换发光微球，作为一种氧化物基上转换发光材料，由于其声子能量较高，一般较难实现高效率的上转换发光，但是氧化物基上转换发光材料具有制备工艺简单、环境条件要求低、化学稳定性高等优点，因此，制备一种形貌规则，发光性能良好的氧化物基上转换发光材料将具有重要的科学意义和实用价值。
发明内容
针对现有技术，本发明的目的在于提供一种YVO4基上转换发光微球的制备方法。该方法具有反应温度低，对设备要求低，无副产物，操作比较简单，制备的材料形貌可控，发光性能良好，具有良好的应用前景。
本发明所述YVO4基上转换发光微球的制备方法，步骤是：
(1)将氧化镱加入到稀硝酸溶液中，加热条件下搅拌溶解，配成浓度为0.1±0.01mol/L的硝酸镱溶液；
(2)将氧化铒加入到稀硝酸溶液中，加热条件下搅拌溶解，配成浓度为0.05±0.001mol/L的硝酸铒溶液；
(3)将六水硝酸钇加入到蒸馏水中，在80±2℃水浴下搅拌溶解，待完全溶解后，再加入上述硝酸镱溶液和硝酸铒溶液，并使硝酸钇的终浓度为0.07-0.075mol/L，得到稀土离子混合液；
(4)按质量比为稀土离子∶乙二胺四乙酸二钠∶柠檬酸是1∶1∶1.5的比例，向上述稀土离子混合液中加入乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸，并在80±2℃水浴下搅拌溶解，得混合液；
(5)调节混合液的pH值，当pH为6.0±0.1时，再按质量百分比为9.5-10％的比例加入偏钒酸铵，继续搅拌1～2小时，随后转移到水热反应釜中，170℃～200℃反应24～36小时，反应结束后，所得沉淀物用蒸馏水清洗2～3次，离心干燥，即得到YVO4基上转换发光微球。
其中，上述YVO4基上转换发光微球的制备方法中：步骤(5)中所述调节混合液pH值的方法是向混合液中逐滴滴加氨水溶液并搅拌。
上述YVO4基上转换发光微球及其制备方法中：步骤(5)所述的水热反应温度优选180℃，反应时间优选为24小时。
利用上述方法得到的YVO4基上转换发光微球材料具有式(I)表示的原子比组成：Y1-x-yYbxEryVO4(I)，其中0.14≤x≤0.21，0.02≤y≤0.05。
本发明所述的YVO4基上转换发光微球的制备方法是以相应的稀土硝酸盐为稀土源，以乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸为络合剂，首先在水溶液中搅拌形成络合物混合溶液，然后将上述混合溶液转移到水热反应釜进行水热处理，得到上转换发光微球材料。实验证实，本发明制备的上转换发光材料不仅物相纯度高，产品化学组成均匀，发光亮度好，而且简单易行，反应温度低，对设备要求低，无副产物，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明中制备的上转换发光微球的X射线衍射图谱。
图2为本发明中制备的上转换发光微球的透射电镜照片。
图3为本发明中制备的上转换发光微球在980nm红外光激发下的发射光谱图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明，下面结合实施例对上转换发光微球的制备方法进行详细描述。
实施例1
向100ml烧杯中加入1.609g Y(NO3)3·6H2O，7ml Yb(NO3)3溶液(0.1mol/L)，2mlEr(NO3)3溶液(0.05mol/L)，之后加入50ml蒸馏水，搅拌后得到稀土离子混合液。然后向上述混合溶液中加入1.8612g乙二胺四乙酸二钠和1.5716g柠檬酸，继续在80℃水浴下搅拌溶解，并逐滴滴加氨水调节溶液的pH。待混合液的pH值为6.0时，再加入0.585g的偏钒酸铵，继续搅拌1小时，随后转移到水热反应釜中180℃反应24小时，反应结束后，所得沉淀物用蒸馏水清洗两次，离心干燥得到YVO4基上转换发光微球，所述的上转换发光材料的原子比组成为Y0.84Yb0.14，Er0.02VO4。
对实施例制备样品进行检测：
样品的X射线衍射图参见图1，与YVO4的标准衍射谱(JCPDS NO.17-0341)一致。图1说明合成的样品为纯的四方相结构。
样品的透射电镜照片参见图2，合成的上转换发光微球的直径尺寸为6-8μm，并且微球由许多亚微米的长方体聚集装配而成。
样品在980nm激发下的上转换发光光谱参见图3，样品在980nm激光激发下，在200mW的激发光强度下，可以观察到肉眼清晰可见的绿色上转换发光。
实施例2
向100ml烧杯中加入1.5703g Y(NO3)3·6H2O，8ml Yb(NO3)3溶液(0.1mol/L)，2mlEr(NO3)3溶液(0.05mol/L)，之后加入50ml蒸馏水，搅拌后得到稀土离子混合液。然后向上述混合溶液中加入1.8612g的乙二胺四乙酸二钠和1.5716g的柠檬酸，继续在80℃水浴下搅拌溶解，并逐滴滴加氨水调节溶液的pH。待混合液的pH值为6.0左右时，再加入0.585g的偏钒酸铵，继续搅拌1小时，随后转移到水热反应釜中190℃反应24小时，反应结束后，所得沉淀物用蒸馏水清洗两次，离心干燥得到YVO4基上转换发光微球，所述的上转换发光材料的原子比组成为Y0.82Yb0.16，Er0.02VO4。
实施例3
向100ml烧杯中加入1.5129g Y(NO3)3·6H2O，9ml Yb(NO3)3溶液(0.1mol/L)，3mlEr(NO3)3溶液(0.05mol/L)，之后加入50ml蒸馏水，搅拌后得到稀土离子混合液。然后向上述混合溶液中加入1.8612g的乙二胺四乙酸二钠和1.5716g的柠檬酸，继续在80℃水浴下搅拌溶解，并逐滴滴加氨水调节溶液的pH。待混合液的pH值为6.0左右时，再加入0.585g的偏钒酸铵，继续搅拌1小时，随后转移到水热反应釜中170℃反应24小时，反应结束后，所得沉淀物用蒸馏水清洗两次，离心干燥得到YVO4基上转换发光微球，所述的上转换发光材料的原子比组成为Y0.79Yb0.18，Er0.03VO4。
实施例4
向100ml烧杯中加入1.4554g Y(NO3)3·6H2O，10ml Yb(NO3)3溶液(0.1mol/L)，4mlEr(NO3)3溶液(0.05mol/L)，之后加入50ml蒸馏水，搅拌后得到稀土离子混合液。然后向上述混合溶液中加入1.8612g的乙二胺四乙酸二钠和1.5716g的柠檬酸，继续在80℃水浴下搅拌溶解，并逐滴滴加氨水调节溶液的pH。待混合液的pH值为6.0左右时，再加入0.585g的偏钒酸铵，继续搅拌2小时，随后转移到水热反应釜中200℃反应24小时，反应结束后，所得沉淀物用蒸馏水清洗两次，离心干燥得到YVO4基上转换发光微球，所述的上转换发光材料的原子比组成为Y0.76Yb0.20，Er0.04VO4。
以上实施例的说明只是帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明远离的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种YVO4基上转换发光微球的制备方法，步骤是：
(1)将氧化镱加入到稀硝酸溶液中，加热条件下搅拌溶解，配成浓度为0.1±0.01mol/L的硝酸镱溶液；
(2)将氧化铒加入到稀硝酸溶液中，加热条件下搅拌溶解，配成浓度为0.05±0.001mol/L的硝酸铒溶液；
(3)将六水硝酸钇加入到蒸馏水中，在80±2℃水浴下搅拌溶解，待完全溶解后，再加入上述硝酸镱溶液和硝酸铒溶液，并使硝酸钇的终浓度为0.07-0.075mol/L，得到稀土离子混合液；
(4)按质量比为稀土离子∶乙二胺四乙酸二钠∶柠檬酸是1∶1∶1.5的比例，向上述稀土离子混合液中加入乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸，并在80±2℃水浴下搅拌溶解，得混合液；
(5)调节混合液的pH值，当pH为6.0±0.1时，再按质量百分比为9.5-10％的比例加入偏钒酸铵，继续搅拌1～2小时，随后转移到水热反应釜中，170℃～200℃反应24～36小时，反应结束后，所得沉淀物用蒸馏水清洗2～3次，离心干燥，即得到YVO4基上转换发光微球。
2.根据权利要求1所述YVO4基上转换发光微球的制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述调节混合液pH值的方法是向混合液中逐滴滴加氨水溶液并搅拌。
3.根据权利要求1所述YVO4基上转换发光微球及其制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述的水热反应温度为180℃，反应时间为24小时。
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