CN104178151A - 钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料、制备方法及其应用 - Google Patents

钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

一种钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，具有如下化学通式的TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的光致发光光谱中，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的激发波长为578nm，得到的475nm的发光峰，是Tm3+离子1G4→3H6的跃迁辐射发光，可以作为蓝光发光材料。本发明还提供该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法及使用该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的有机发光二极管。

Description

钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料、制备方法及有机发光二极管。
背景技术
有机发光二极管（OLED）由于组件结构简单、生产成本便宜、自发光、反应时间短、可弯曲等特性，而得到了极广泛的应用。但由于目前得到稳定高效的OLED蓝光材料比较困难，极大的限制了白光OLED器件及光源行业的发展。
上转换荧光材料能够在长波（如红外）辐射激发下发射出可见光，甚至紫外光，在光纤通讯技术、纤维放大器、三维立体显示、生物分子荧光标识、红外辐射探测等领域具有广泛的应用前景。但是，可由红外，红绿光等长波辐射激发出蓝光发射的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，仍未见报道。
发明内容
基于此，有必要提供一种可由长波辐射激发出蓝光的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料、制备方法及使用该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的有机发光二极管。
一种钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，具有如下化学式TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
x为0.04，y为0.03。
一种钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤：根据TiO2：xTm3+，yYb3+各元素的化学计量比称取TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06；
将称取的粉体混合均匀溶于酸性溶液中进行结晶处理得到结晶物；
将结晶物在溶剂中溶解，再加入氨水调节pH值为1～6，得到混合溶液；
将所述混合溶液转移到四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在150℃～500℃下保温2小时～10小时，得到沉淀物，将得到的沉淀物采用洗涤液洗涤后干燥，然后将干燥后的沉淀物在800℃～1000℃灼烧0.5小时～5小时，得到化学通式为TiO2：xTm3+，yYb3+的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料。
x为0.04，y为0.03。
所述混合溶液转移到四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃下保温3小时。
所述将结晶物在溶剂中溶解，其中所述溶剂为蒸馏水或蒸馏水与无水乙醇的混合溶液。
所述酸性溶液为硝酸，硫酸或盐酸。
所述pH值为5。
所述洗涤液为蒸馏水和无水乙醇。
一种有机发光二极管，包括依次层叠的基板、阴极、有机发光层、阳极及透明封装层，所述透明封装层中掺杂有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的化学式为TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
上述钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的水热方法条件温和、合成温度低较易控制，产物的粒度和形貌可控，制备的粉体结晶完好，分散性好，成本较低，同时反应过程中无三废产生，较为环保；制备的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的光致发光光谱中，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的激发波长为578nm，得到的475nm的发光峰，是Tm3+离子1G4→3H6的跃迁辐射发光，可以作为蓝光发光材料。
附图说明
图1为一实施方式的有机发光二极管的结构示意图。
图2为实施例1制备的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的光致发光谱图。
图3为实施例1制备的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的XRD谱图。
图4为实施例1制备的透明封装层中掺杂有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料形成的有机发光二极管的光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料及其制备方法进一步阐明。
一实施方式的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，其化学式为TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
优选的，x为0.04，y为0.03。
该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的光致发光光谱中，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的激发波长为578nm，得到的475nm的发光峰，是Tm3+离子1G4→3H6的跃迁辐射发光，可以作为蓝光发光材料。
上述钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S11、根据TiO2：xTm3+，yYb3+各元素的化学计量比称取TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
该步骤中，优选的，x为0.04，y为0.03。
该步骤中，TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体的摩尔比为（0.86～0.98）：（0.01～0.08）：（0.01～0.06）；
更优选地，TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体的摩尔比为0.93：0.0.04：0.03；
步骤S13、将步骤S11中称取的粉体混合均匀溶于酸性溶液中进行结晶处理得到结晶物，将结晶物在溶剂中溶解，再加入氨水调节pH值为1～6，得到混合溶液。
该步骤中，优选的，所述酸性溶液包括硝酸、硫酸或盐酸;
该步骤中，优选的，所述溶剂为蒸馏水或蒸馏水与无水乙醇的混合溶液。
步骤S15、将所述混合溶液转移到四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在150℃～500℃下保温2小时～10小时，得到沉淀物，将得到的沉淀物采用洗涤液洗涤后干燥，然后将干燥后的沉淀物在800℃～1000℃灼烧0.5小时～5小时，得到钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料化学通式为TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
该步骤中，优选的，混合溶液转移到四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃下保温3小时。
该步骤中，优选的，所述洗涤液为蒸馏水和无水乙醇。
该步骤中，优选的，x为0.04，y为0.03。
上述钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的水热方法条件温和、合成温度低较易控制，产物的粒度和形貌可控，制备的粉体结晶完好，分散性好，成本较低，同时反应过程中无三废产生，较为环保；制备的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的光致发光光谱中，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的激发波长为578nm，得到的475nm的发光峰，是Tm3+离子1G4→3H6的跃迁辐射发光，可以作为蓝光发光材料。
请参阅图1，一实施方式的有机发光二极管100，该有机发光二极管100包括依次层叠的基板1、阴极2、有机发光层3、透明阳极4以及透明封装层5。透明封装层5中分散有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料6，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的化学式为TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
有机发光二极管100的透明封装层5中分散有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料6，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的的激发波长为578nm，得到的475nm的发光峰，是Tm3+离子1G4→3H6的跃迁辐射发光，由红绿光激发可以发射蓝光，蓝光与红绿光混合后形成发白光的有机发光二极管。
下面为具体实施例。
实施例1
选用TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体按各组份摩尔数为0.93mmol，0.04mmol，0.03mmol混合。混合后溶于硝酸溶液中进行结晶处理得到结晶物，再把结晶物溶于蒸馏水中并在溶液中加入氨水，调节pH值为5。然后把混合溶液转移到有聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃保温3h，得到沉淀物。再把得到的沉淀物用乙醇和蒸馏水反复洗涤，100℃下蒸干，干燥后的沉淀物放入马弗炉中在950℃条件下灼烧3小时，得到化学通式为TiO2：0.04Tm3+，0.03Yb3+的上转换荧光粉。
有机发光二极管的制备依次层叠的基板1使用钠钙玻璃、阴极2使用金属Ag层、有机发光层3使用Ir(piq)2(acac)中文名叫二(1-苯基-异喹啉)(乙酰丙酮)合铱(III)、透明阳极4使用氧化铟锡ITO，以及透明封装层5聚四氟乙烯。透明封装层5中分散有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料6，钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的化学式为TiO2：0.04Tm3+，0.03Yb3+。
请参阅图2，图2所示为本实施得到的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料化学通式为TiO2：0.04Tm3+，0.03Yb3+的光致发光光谱图。由图2可以看出，曲线1为本实施例得到的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的激发波长为578nm，在475nm波长区由Tm3+离子1G4→3H6的跃迁辐射形成发光峰，该钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料可作为蓝光发光材料，曲线2是不含Yb元素的对比例，由图可以看出对比可知钐镱共掺杂二氧化钛，比不含Yb元素的样品，能够得到更好的发光效果。
请参阅图3，图3中曲线为实施1制备的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的XRD曲线，测试对照标准PDF卡片。对照PDF卡片，所示的衍射峰是二氧化钛的结晶峰，没有出现掺杂元素以及其它杂质的衍射峰；说明该制备方法得到的产品具有良好的结晶质量。
图4为实施例1制备的透明封装层中掺杂有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料形成的有机发光二极管的光谱图，曲线2为未加入荧光粉的对比。图中可看出，荧光粉可以由长波的红色光，激发出短波的蓝色光，混成白光。
实施例2
选用TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体按各组份摩尔数为0.98mmol，0.01mmol，0.01mmol混合。混合后溶于硝酸溶液中进行结晶处理得到结晶物，再把结晶物溶于蒸馏水中并在溶液中加入氨水，调节pH值为1。然后把混合溶液转移到有聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在150℃保温2h，得到沉淀物。再把得到的沉淀物用乙醇和蒸馏水反复洗涤，100℃下蒸干，干燥后的沉淀物放入马弗炉中在800℃条件下灼烧2小时，得到化学通式为TiO2：0.01Tm3+，0.01Yb3+的上转换荧光粉。
实施例3
选用TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体按各组份摩尔数为0.86mmol，0.08mmol和0.06mmol混合。混合后溶于硫酸溶液中进行结晶处理得到结晶物，再把结晶物溶于蒸馏水中并在溶液中加入氨水，调节pH值为5。然后把混合溶液转移到有聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃保温3h，得到沉淀物。再把得到的沉淀物用乙醇和蒸馏水反复洗涤，100℃下蒸干，干燥后的沉淀物放入马弗炉中在1000℃条件下灼烧3小时，得到化学通式为TiO2：0.08Tm3+，0.06Yb3+的上转换荧光粉。
实施例4
选用TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体按各组份摩尔数为0.96mmol，0.02mmol，0.02mmol混合。混合后溶于硝酸溶液中进行结晶处理得到结晶物，再把结晶物溶于蒸馏水中并在溶液中加入氨水，调节pH值为5。然后把混合溶液转移到有聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃保温3h，得到沉淀物。再把得到的沉淀物用乙醇和蒸馏水反复洗涤，100℃下蒸干，干燥后的沉淀物放入马弗炉中在950℃条件下灼烧3小时，得到化学通式为TiO2：0.02Tm3+，0.02Yb3+的上转换荧光粉。
实施例5
选用TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体按各组份摩尔数为0.91mmol，0.05mmol，0.04mmol混合。混合后溶于硝酸溶液中进行结晶处理得到结晶物，再把结晶物溶于蒸馏水中并在溶液中加入氨水，调节pH值为1。然后把混合溶液转移到有聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在150℃保温2h，得到沉淀物。再把得到的沉淀物用乙醇和蒸馏水反复洗涤，100℃下蒸干，干燥后的沉淀物放入马弗炉中在800℃条件下灼烧2小时，得到化学通式为TiO2：0.05Tm3+，0.04Yb3+的上转换荧光粉。
实施例6
选用TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体按各组份摩尔数为0.88mmol，0.07mmol和0.05mmol混合。混合后溶于硫酸溶液中进行结晶处理得到结晶物，再把结晶物溶于蒸馏水中并在溶液中加入氨水，调节pH值为5。然后把混合溶液转移到有聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃保温3h，得到沉淀物。再把得到的沉淀物用乙醇和蒸馏水反复洗涤，100℃下蒸干，干燥后的沉淀物放入马弗炉中在1000℃条件下灼烧3小时，得到化学通式为TiO2：0.07Tm3+，0.05Yb3+的上转换荧光粉。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，其特征在于：具有如下化学通式TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
2.根据权利要求1所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，其特征在于，所述x为0.04，y为0.03。
3.一种钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据TiO2：xTm3+，yYb3+各元素的化学计量比称取TiO2，Tm2O3和Yb2O3粉体，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06；
将称取的粉体混合均匀溶于酸性溶液中，进行结晶处理得到结晶物；
将结晶物在溶剂中溶解，再加入氨水调节pH值为1～6，得到混合溶液；及
将所述混合溶液转移到四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在150℃～500℃下保温2小时～10小时，得到沉淀物，将得到的沉淀物采用洗涤液洗涤后干燥，然后将干燥后的沉淀物在800℃～1000℃灼烧0.5小时～5小时，得到化学通式为TiO2：xTm3+，yYb3+的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料。
4.根据权利要求3所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述x为0.04，y为0.03。
5.根据权利要求3所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液转移到四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在300℃下保温3小时。
6.根据权利要求3所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述将结晶物在溶剂中溶解，其中所述溶剂为蒸馏水或蒸馏水与无水乙醇的混合溶液。
7.根据权利要求3所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为硝酸，硫酸或盐酸。
8.根据权利要求3所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述pH值为5。
9.根据权利要求3所述的钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的制备方法，其特征在于，所述洗涤液为蒸馏水和无水乙醇。
10.一种有机发光二极管，包括依次层叠的基板、阴极、有机发光层、阳极及透明封装层，其特征在于，所述透明封装层中掺杂有钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料，所述钐镱共掺杂二氧化钛上转换发光材料的化学通式为TiO2：xTm3+，yYb3+，其中，x为0.01～0.08，y为0.01～0.06。
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