CN105131950A - 一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法 - Google Patents

一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105131950A
CN105131950A CN201510584813.4A CN201510584813A CN105131950A CN 105131950 A CN105131950 A CN 105131950A CN 201510584813 A CN201510584813 A CN 201510584813A CN 105131950 A CN105131950 A CN 105131950A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
preparation
conversion luminescence
hours
powder
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.)
Granted
Application number
CN201510584813.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105131950B (zh
Inventor
王旭升
柴晓娜
李俊
赵海峰
李艳霞
郑富慧
顾佚毫
刘茜
冯晓敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201510584813.4A priority Critical patent/CN105131950B/zh
Publication of CN105131950A publication Critical patent/CN105131950A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105131950B publication Critical patent/CN105131950B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。所述的发光材料的化学通式为MWO4:xEr,？yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10(摩尔比)，通式中，M选自Zn、？Mg或Ba中的一种或几种。本发明制备的发光材料具有良好的上转换发光性能，发光强度高，同时具有优异的温度敏感性能，敏感度高，应用温区宽，在荧光温度传感器，生物分子荧光标记，红外探测与防伪，三维立体显示及太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。

Description

一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术
上转换材料是指红外光激发下能发出可见光的发光材料，即能将红外光转换成可见光的材料。由于其发光过程违背Stokes定律，故又称为反Stokes定律发光材料。自从1966年Auzel首次报道了Er3+和Yb3+双掺杂CaWO4上转换材料开始，上转换发光过程及其相应的材料受到越来越多科学家的关注。材料的上转换发光随温度变化的特征可以用来制作光学温度传感器。目前基于荧光强度的比值随温度变化的技术是反映光学温度传感性能的主要理论之一。该技术具有不受输入激励的影响，不受光纤应力的影响，数据分析简单等优点。反映材料的光学温度传感性能有两个参数:灵敏度和测温区间。通常高灵敏度的材料往往其热稳定性较差。相反，通常热稳定性好的材料具有宽的测温区间，然而其荧光强度的比值随温度的变化往往不够显著（灵敏度低）（参见中国专利CN104479677A）。为了同时达到高灵敏度和宽的测温区间，就必须选择合适的基质材料，调节材料的组成，或改进材料的制备方法。
钨酸盐是典型的自激活荧光材料，具有稳定的晶体结构，发光色纯度高和优异的机械性能，在低温条件下具有良好的光致发光特性，因此在荧光涂料，医学及日光灯方面具有潜在的应用价值。近来，稀土Er、Yb掺杂钨酸钙和钨酸锶的上转换发光性能及其温度传感性能已经被研究，参考文献AppliedPhysicsExpress，2012，5，072201和SensorsandActuatorsB:Chemical，2015，209，352-358。显示出稀土掺杂钨酸盐具有良好的上转换发光及温度传感性能。但是稀土掺杂钨酸锌、钨酸镁、钨酸钡等的上转换发光及温度传感性能的研究未见报道。
本专利采用固相反应方法制备了一类掺杂稀土元素的钨酸盐上转换发光温度敏感材料。研究发现，材料具有优异的上转换发光和温度敏感性能，即发光强度高，温度敏感性好，应用温区宽等。同时，材料的化学性能稳定，易于制备，成本较低。可以预见，该材料在荧光温度传感器，生物分子荧光标记，三维立体显示及太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一类掺杂稀土元素的上转换发光温度敏感材料及其制备方法，这种材料具有980nm红外光激发的上转换发光现象及优异的温度传感性能。
为实现上述目的及其它目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料，所述上转换发光温度敏感材料化学通式为MWO4：xEr,yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10（摩尔比），通式中，M选自Zn、Mg或Ba中的一种或几种。
本发明中，所述发光材料通式中的M为二价碱土金属元素或过渡金属Zn元素中的一种或几种。
本发明所述的掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料的制备方法采用固相反应法，其具体步骤如下：
（1）原料的选取：按化学通式MWO4：xEr,yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10（摩尔比），其中的M、Er、Yb和W元素分别选取以下原料：元素M选自M的氧化物或碳酸盐，稀土元素Er、Yb选自Er、Yb的氧化物、硝酸盐或氯化物，元素W选自W的氧化物；
（2）原料称取及混合：按化学通式MWO4：xEr,yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10（摩尔比）称取各初始原料，并将称量好的原材料放入玛瑙研钵中，加入酒精混合均匀后研磨2-5小时；
（3）预烧处理：将研磨后的混和原料放入马弗炉中热处理，热处理温度为700～1000℃，热处理时间为1～10小时，然后随炉降温冷却制成预烧粉料；
（4）二次烧结：将预烧粉料放入玛瑙研钵中，加入适量的无水乙醇再次研磨1-2小时，然后在其中加入适量的浓度为1～15%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，自然干燥，造粒，过筛网，制成球状粉粒；
（5）将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中500-600oC保温2-10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结3～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。
优选地，步骤（1）中元素M选自M的氧化物或碳酸盐，稀土元素Er、Yb选自Er、Yb的氧化物或硝酸盐，元素钨选自W的氧化物。
优选地，步骤（2）中原料研磨时间为2-3小时。
优选地，步骤（3）中热处理温度为700～850℃，热处理时间为4～6小时。
优选地，步骤（4）再次研磨时间为1-2小时。
优选地，步骤（4）中加入聚乙烯醇浓度为2～10%，过160目筛。
优选地，步骤（5）中排粘时在500-600oC保温10小时，烧结时温度为1000～1300oC，烧结时间为3～6小时。
利用掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料在荧光温度传感器，生物分子荧光标记，红外探测与防伪，三维立体显示及太阳能电池领域的应用。
本发明制备的上转换发光温度敏感材料具有优异的发光性能，发光强度高，温度敏感性好，材料的化学性能稳定，物理尺寸可控，易于制备，成本较低，在荧光温度传感器，生物分子荧光标记，红外探测与防伪，三维立体显示及太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。本发明具有制备过程简单、成本低廉、工艺稳定、易于工业化推广等优点。
附图说明
图1为实施例1-9，固相反应方法制备的ZnWO4：xEr、yYb陶瓷样品的XRD图谱；
图2为实施例10，固相反应方法制备的MgWO4：0.05mol%Er、0.5mol%Yb陶瓷样品的XRD图谱；
图3为实施例11，固相反应方法制备的BaWO4：0.05mol%Er、0.5mol%Yb陶瓷样品的XRD图谱；
图4为实施例1-9中样品的上转换发光图谱，激发光源为980纳米；
图5为实施例10中产品的上转换发光光谱，激发光源为980纳米；
图6为实施例11和12中产品的上转换发光光谱，激发光源为980纳米；
图7为实施例2中产品在不同温度下的上转换发光光谱；图8为实施例2中产品的上转换发光的荧光强度比随温度变化的曲线；图9为实施例2中产品的上转换发光的灵敏度随温度变化的曲线；
图10为实施例10中产品在不同温度下的上转换发光光谱；图11为实施例10中产品的上转换发光的荧光强度比随温度变化的曲线；图12为实施例10中产品的上转换发光的灵敏度随温度变化的曲线。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所描述的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
固相法制备ZnWO4：Er0.025mol%、Yb0.25mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1100～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD图谱如图1所示，图4给出了室温时该材料的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
实施例2
固相法制备ZnWO4：Er0.05mol%、Yb0.5mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。本发明制备的发光材料具有较好的发光性能和温度敏感性能。制备出的发光材料的XRD谱如图1所示，图4给出了该材料室温下的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。用作温度传感材料时，不同温度下的上转换发光光谱如图7所示，其荧光强度比及敏感度随温度的变化曲线分别在图8和图9中给出。本发明制备的发光材料具有较好的发光性能和温度敏感性能。
实施例3
固相法制备ZnWO4：Er0.1mol%、Yb0.5mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD图谱如图1所示，图4给出了室温时该材料的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
实施例4
固相法制备ZnWO4：Er0.15mol%、Yb1.5mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的上转换发光光谱如图4所示（激发源：980nm红外激光）。
实施例5
固相法制备ZnWO4：Er0.2mol%、Yb2.0mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD图谱如图1所示，图4给出了室温时该材料的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
实施例6
固相法制备ZnWO4：Er0.25mol%、Yb2.5mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的上转换发光光谱如图4所示（激发源：980nm红外激光）。
实施例7
固相法制备ZnWO4：Er0.5mol%、Yb5.0mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD图谱如图1所示，图4给出了室温时该材料的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
实施例8
固相法制备ZnWO4：Er1.0mol%、Yb10.0mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD图谱如图1所示，图4给出了室温时该材料的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
实施例9
固相法制备ZnWO4：Er1.3mol%、Yb13.0mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化锌（ZnO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1200oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的上转换发光光谱如图4所示（激发源：980nm红外激光）。
实施例10
固相法制备MgWO4：Er0.05mol%、Yb0.5mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯氧化镁（MgO，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1000～1200oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD谱如图2所示，图5给出了该材料室温下的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。用作温度传感材料时，不同温度下的上转换发光光谱如图10所示，其荧光强度比及敏感度随温度的变化曲线分别在图11和图12中给出。本发明制备的发光材料具有较好的发光性能和温度敏感性能。
实施例11
固相法制备BaWO4：Er0.05mol%、Yb0.5mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯碳酸钡（BaCO3，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1200～1500oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。制备出的发光材料的XRD谱如图3所示，图6给出了该材料室温下的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
实施例12
固相法制备BaWO4：Er0.5mol%、Yb5.0mol%陶瓷材料，制备方法如下：
采用高纯碳酸钡（BaCO3，99.8%），氧化铒粉末（Er2O3，99.9%），氧化镱粉末（Yb2O3，99.9%），三氧化钨粉末（WO3，99.9%）为原料，按化学计量比称取原料，放入玛瑙研钵中，以酒精为溶剂均匀混合，酒精磨干后烘干粉末，将得到的粉末放置到刚玉舟在空气中预烧，预烧温度为750℃，升温速率为3°C/min，保温5小时，自然冷却得到预烧粉料。然后把预烧粉放入玛瑙研钵中加入酒精再次研磨2小时烘干。在其中加入适量的浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，造粒，过160目筛网，制成球状粉粒；然后将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中550oC保温10小时排粘，最后将样品在1200～1500oC烧结2～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。图6给出了该材料室温下的上转换发光光谱（激发源：980nm红外激光）。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料,其特征在于所述的上转换发光温度敏感材料的化学通式为MWO4：xEr,yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10(摩尔比)，通式中，M选自Zn、Mg或Ba中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的上转换发光温度敏感材料，其特征在于，所述发光材料通式中的M为二价碱土金属元素或过渡金属Zn元素中的一种或几种。
3.一种如权利要求1中所述掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料的制备方法采用固相反应法，其具体步骤如下：
（1）原料的选取：按化学通式MWO4：xEr,yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10(摩尔比)，其中的M、Er、Yb和W元素分别选取以下原料：元素M选自M的氧化物或碳酸盐，稀土元素Er、Yb选自Er、Yb的氧化物、硝酸盐或氯化物，元素W选自W的氧化物；
（2）原料称取及混合：按化学通式MWO4：xEr,yYb且0.025mol%≤x≤2.0mol%，x:y=1:10(摩尔比)称取各初始原料，并将称量好的原材料放入玛瑙研钵中，加入酒精混合均匀后研磨2-5小时；
（3）预烧处理：将研磨后的混和原料放入马弗炉中热处理，热处理温度为700～1000℃，热处理时间为1～10小时，然后随炉降温冷却制成预烧粉料；
（4）二次烧结：将预烧粉料放入玛瑙研钵中，加入无水乙醇再次研磨1-2小时，然后在其中加入浓度为1%～15%的聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，充分搅拌，自然干燥，造粒，过筛网，制成球状粉粒；
（5）将球状粉粒放入磨具，在10～100MPa压力下压制成一定厚度及直径的生坯，再将生坯放入马弗炉中500-600oC保温2-10小时排粘，最后将样品在1000～1300oC烧结3～6小时，降温至一定温度后关闭电源冷却，即得到所述的上转换发光温度敏感陶瓷块体材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中原料研磨时间为2-3小时。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤（3）中热处理温度为700～850℃，热处理时间为4～6小时。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤（4）再次研磨时间为1-2小时。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤（4）中加入聚乙烯醇浓度为2～10%，过160目筛。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤（5）中排粘时在500-600oC保温10小时，烧结时温度为1000～1300oC，烧结时间为3～6小时。
9.一种如权利要求1中所述的掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料在荧光温度传感器，生物分子荧光标记，红外探测与防伪，三维立体显示及太阳能电池领域的应用。
CN201510584813.4A 2015-09-16 2015-09-16 一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN105131950B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510584813.4A CN105131950B (zh) 2015-09-16 2015-09-16 一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510584813.4A CN105131950B (zh) 2015-09-16 2015-09-16 一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105131950A true CN105131950A (zh) 2015-12-09
CN105131950B CN105131950B (zh) 2017-08-25

Family

ID=54717535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510584813.4A Expired - Fee Related CN105131950B (zh) 2015-09-16 2015-09-16 一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105131950B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106978175A (zh) * 2017-03-30 2017-07-25 同济大学 一类掺杂稀土元素的铋层状结构多功能材料及其制备方法
CN107418573A (zh) * 2017-05-23 2017-12-01 同济大学 一种上转换发光温度传感材料及其制备方法与应用
CN110734090A (zh) * 2019-09-24 2020-01-31 南京邮电大学 一种基于稀土离子掺杂α-Ag2WO4的光学温度计的制备方法
CN110894425A (zh) * 2019-11-27 2020-03-20 南京邮电大学 一种具有光温传感和多波段光发射功能的稀土与金属离子掺杂的磷光体及其制备方法
CN113322069A (zh) * 2021-06-10 2021-08-31 昆明理工大学 钼酸盐可逆多色变色光致变色上转换荧光粉及其制备方法
CN113684030A (zh) * 2021-08-25 2021-11-23 淮阴师范学院 一种光学温度传感用高灵敏度荧光粉材料及其制备方法
CN114045047A (zh) * 2021-11-03 2022-02-15 江西善纳新材料科技有限公司 一种易调色高近红外反射率颜料及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102181287A (zh) * 2011-03-24 2011-09-14 哈尔滨工业大学 镱铥双掺杂钨酸钙多晶粉蓝光上转换材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102181287A (zh) * 2011-03-24 2011-09-14 哈尔滨工业大学 镱铥双掺杂钨酸钙多晶粉蓝光上转换材料及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张春雨: "稀土掺杂MgxCa1-xWO4多晶制备及上转换发光性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
杨魁胜等: "ZnWO4∶Er3+，Yb3+纳米棒的制备及发光性能", 《无机化学学报》 *
郑辉等: "利用Er3+光学温度传感特性研究Tm3+/Yb3+掺杂NaY(WO4)2微米球的激光辐照热效应", 《发光学报》 *
马瑞利等: "Yb3+,Er3+共掺MWO4(M=Cd,Ba)纳米晶体的制备及发光性能", 《陕西师范大学学报》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106978175A (zh) * 2017-03-30 2017-07-25 同济大学 一类掺杂稀土元素的铋层状结构多功能材料及其制备方法
CN106978175B (zh) * 2017-03-30 2020-10-30 同济大学 一类掺杂稀土元素的铋层状结构多功能材料及其制备方法
CN107418573A (zh) * 2017-05-23 2017-12-01 同济大学 一种上转换发光温度传感材料及其制备方法与应用
CN110734090A (zh) * 2019-09-24 2020-01-31 南京邮电大学 一种基于稀土离子掺杂α-Ag2WO4的光学温度计的制备方法
CN110894425A (zh) * 2019-11-27 2020-03-20 南京邮电大学 一种具有光温传感和多波段光发射功能的稀土与金属离子掺杂的磷光体及其制备方法
CN113322069A (zh) * 2021-06-10 2021-08-31 昆明理工大学 钼酸盐可逆多色变色光致变色上转换荧光粉及其制备方法
CN113684030A (zh) * 2021-08-25 2021-11-23 淮阴师范学院 一种光学温度传感用高灵敏度荧光粉材料及其制备方法
CN113684030B (zh) * 2021-08-25 2023-10-20 淮阴师范学院 一种光学温度传感用高灵敏度荧光粉材料及其制备方法
CN114045047A (zh) * 2021-11-03 2022-02-15 江西善纳新材料科技有限公司 一种易调色高近红外反射率颜料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105131950B (zh) 2017-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105131950A (zh) 一类掺杂稀土元素Er、Yb的钨酸盐上转换发光温度敏感材料及其制备方法
Gao et al. Broadening the valid temperature range of optical thermometry through dual-mode design
Singh et al. Improved photoluminescence, thermal stability and temperature sensing performances of K+ incorporated perovskite BaTiO3: Eu3+ red emitting phosphors
Ye et al. High quantum yield Gd4. 67Si3O13: Eu3+ red-emitting phosphor for tunable white light-emitting devices driven by UV or blue LED
Som et al. CaTiO3: Eu3+, a potential red long lasting phosphor: energy migration and characterization of trap level distribution
Hua et al. Advantageous occupation of europium (III) in the B site of double-perovskite Ca2BB′ O6 (B= Y, Gd, La; B′= Sb, Nb) frameworks for white-light-emitting diodes
Chen et al. Tunable yellow-red photoluminescence and persistent afterglow in phosphors Ca4LaO (BO3) 3: Eu3+ and Ca4EuO (BO3) 3
CN101665695B (zh) Pr3+掺杂(YxLa1-x)2O3发光材料制备方法
Chen et al. Effect of Li+ ion concentration on upconversion emission and temperature sensing behavior of La2O3: Er3+ phosphors
CN104479677B (zh) 一类含稀土元素的上转换发光温度敏感材料、制备方法及其应用
Yan et al. Recent advances in rare earth co-doped luminescent tungsten oxygen complexes
Xu et al. Double perovskite structure CaLaMgTaO6: Bi3+, Eu3+ co-doped phosphors for optical temperature measurement
Zhou et al. Luminescent properties of Eu3+-doped NaLaCaWO6 red phosphors and temperature sensing derived from the excited state of charge transfer band
Yang et al. Photoluminescent properties of near-infrared excited blue emission in Yb, Tm co-doped LaGaO3 phosphors
Zhang et al. Photoluminescence and optical temperature measurement of Mn4+/Er3+ co-activated double perovskite phosphor through site-advantageous occupation
Wei et al. High temperature-sensing performance of Er-and Yb-codoped tungsten bronze oxides based on frequency up-conversion luminescence
Liu et al. Exploring crystal-field splittings of Eu3+ ions in γ-and β-SrGa2O4
CN107418573A (zh) 一种上转换发光温度传感材料及其制备方法与应用
Guo et al. A long-lasting phosphor Ba3P4O13: Eu2+
Tiwari et al. Mechanoluminescence, photoluminescence and thermoluminescence studies of SrZrO3: Ce phosphor
Zhou et al. Ultraviolet luminescence properties of Te4+-doped YCa4O (BO3) 3 phosphors
EP2489718A1 (en) Bismuth ion sensitized rare earth germanate luminescence materials and preparation methods thereof
CN104531144A (zh) CaMg2Al16O27:Mn 4+-红色荧光粉及其制备技术
Ogugua et al. Effect of annealing conditions on the luminescence properties and thermometric performance of Sr 3 Al 2 O 5 Cl 2: Eu 2+ and SrAl 2 O 4: Eu 2+ phosphors
Zhang et al. Enhanced upconversion luminescence in LuPO 4: Ln 3+ phosphors via optically inert ions doping

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170825

Termination date: 20200916