釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)由于組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本便宜、自發(fā)光、反應(yīng)時(shí)間短、可彎曲等特性，而得到了極廣泛的應(yīng)用。但由于目前得到穩(wěn)定高效的OLED藍(lán)光材料比較困難，極大的限制了白光OLED器件及光源行業(yè)的發(fā)展。
[0003]上轉(zhuǎn)換熒光材料能夠在長(zhǎng)波(如紅外)輻射激發(fā)下發(fā)射出可見(jiàn)光，甚至紫外光，在光纖通訊技術(shù)、纖維放大器、三維立體顯示、生物分子熒光標(biāo)識(shí)、紅外輻射探測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，可由紅外，紅綠光等長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光發(fā)射的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，仍未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種可由長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料、制備方法及使用該釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機(jī)發(fā)光二極管。
[0005]一種釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，具有如下化學(xué)通式=MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+,其中，x為0.01?0.08, y為O?0.1, Me為鋰元素、鈉元素、鉀元素、銣元素或銫元素。
[0006]優(yōu)選地，所述X為0.05，y為0.06。
[0007]所述釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中MeSc2BO5是基質(zhì)，Nd3+和Yb3+是摻雜元素。MeSc2BO5為基質(zhì)，具有較高的熱學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的光學(xué)透明性和較低的聲子能量，為發(fā)光離子提供了優(yōu)良的晶場(chǎng)，從而在光致發(fā)光能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中產(chǎn)生較少無(wú)輻射躍遷。對(duì)于摻雜離子，稀土離子Nd3+和Yb3+具有豐富的能級(jí)和窄的發(fā)射譜線，由于受4f能級(jí)外層電子的屏蔽作用，Nd3+和Yb3+的能級(jí)壽命較長(zhǎng)，很適合作為發(fā)上轉(zhuǎn)換發(fā)射中心。
[0008]一種釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009]根據(jù)MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+ 各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱取 Me2CO3' Sc203、B2O3' Nd2O3和Yb2O3粉體，其中，X為0.01?0.08，y為O?0.1，Me2CO3為碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銣或碳酸銫；
[0010]將稱取的粉體混合均勻后，溶于強(qiáng)酸中得到得到濃度為0.01?0.3mol/L的混合溶液；然后在所述混合溶液中加入草酸和氨水，同時(shí)攪拌直至不再產(chǎn)生沉淀物后，停止滴加草酸，繼續(xù)滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值至7.5?9，靜置2小時(shí)；
[0011]將所述沉淀物過(guò)濾純化后得到固體粉末，將所述固體粉末在900?1400°C下焙燒，焙燒時(shí)間為0.5?3h，得到化學(xué)通式為MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其中，X為0.01?0.08,y為O?0.1,Me為鋰元素、鈉元素、鉀元素、銣元素或銫元素。
[0012]優(yōu)選地，所述X為0.05，y為0.06。
[0013]優(yōu)選地，所述焙燒溫度為1200°C，所述焙燒時(shí)間為2h，所述pH值為8。
[0014]優(yōu)選地，所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
[0015]優(yōu)選地，所述純化為將所述沉淀物采用洗滌液洗滌，所述洗滌液為蒸餾水和無(wú)水乙醇。
[0016]優(yōu)選地，所述氨水的濃度為0.1?0.8mmol/L,所述草酸的濃度為0.01?0.2mmol/L。
[0017]一種有機(jī)發(fā)光二極管，包括依次層疊的基板、陰極、有機(jī)發(fā)光層、透明陽(yáng)極及透明封裝層，所述透明封裝層中分散有釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，所述釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)通式為MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+，其中，x為0.01?0.08，y為O?0.1，Me為鋰元素、鈉元素、鉀元素、銣元素或銫元素。
[0018]優(yōu)選地，所述X為0.05，y為0.06。
[0019]上述釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備采用化學(xué)沉淀法，采用化學(xué)共沉淀法制備上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料具有組成均勻、純度高、顆粒細(xì)、合成溫度低等優(yōu)點(diǎn)。
[0020]制備的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，在482nm的發(fā)光峰對(duì)應(yīng)的是Nd3+離子2P3/2 — 4I1572的躍遷輻射發(fā)光，實(shí)現(xiàn)了由紅外至綠光的長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光；有機(jī)發(fā)光二極管的透明封裝層中分散有欽摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，欽摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，在482nm的發(fā)光峰對(duì)應(yīng)的是Nd3+離子2P3/2 — 4I1572的躍遷輻射發(fā)光形成發(fā)光峰，由紅綠光激發(fā)可以發(fā)射藍(lán)光，藍(lán)光與紅綠光混合后形成發(fā)白光的有機(jī)發(fā)光二極管。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為一實(shí)施方式的有機(jī)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例1制備的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光譜圖；
[0023]圖3為實(shí)施例1制備的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的XRD圖；
[0024]圖4為實(shí)施例1制備的透明封裝層中分散有釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的有機(jī)發(fā)光二極管的光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其制備方法進(jìn)一步闡明。
[0026]一實(shí)施方式的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，具有如下化學(xué)通式:MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+，其中，x為0.01?0.08，y為O?0.1，Me為鋰元素、鈉元素、鉀元素、銣元素或銫元素。
[0027]優(yōu)選地，所述X為0.05，y為0.06。
[0028]該釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中MeSc2BO5是基質(zhì)，Nd3+和Yb3+是摻雜元素。MeSc2BO5為基質(zhì)，具有較高的熱學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的光學(xué)透明性和較低的聲子能量，為發(fā)光離子提供了優(yōu)良的晶場(chǎng)，從而在光致發(fā)光能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中產(chǎn)生較少無(wú)輻射躍遷。對(duì)于摻雜離子，稀土離子Nd3+和Yb3+具有豐富的能級(jí)和窄的發(fā)射譜線，由于受4f能級(jí)外層電子的屏蔽作用，Nd3+和Yb3+的能級(jí)壽命較長(zhǎng)，很適合作為發(fā)上轉(zhuǎn)換發(fā)射中心。
[0029]該釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可由紅綠光長(zhǎng)波輻射激發(fā)出藍(lán)光短波發(fā)光，當(dāng)材料受到長(zhǎng)波長(zhǎng)(如980nm)的福射的時(shí)候，Nd3+離子2Pv2 — 4I1572的躍遷福射發(fā)光，發(fā)出482nm的藍(lán)光,可以作為藍(lán)光發(fā)光材料。
[0030]上述釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0031]步驟S11、根據(jù)MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱取Me2C03、Sc203、B2O3> Nd2O3和Yb2O3粉體，其中，X為0.01?0.08，y為O?0.1，Me2CO3為碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銣或碳酸銫；
[0032]該釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中MeSc2BO5是基質(zhì)，Nd3+和Yb3+是摻雜元素。
[0033]所述Me2C03、Sc203、B2O3' Nd2O3 和 Yb2O3 粉體的摩爾比為 I:2:1:x:y ；x % 0.01 ?0.08，y 為 0 ?0.I ;
[0034]該步驟中，優(yōu)選地，所述X為0.05，y為0.06。
[0035]步驟S12、將稱取的粉體混合均勻后，溶于強(qiáng)酸中得到得到濃度為0.01?0.3mol/L的混合溶液；然后在所述混合溶液中加入草酸和氨水，同時(shí)攪拌直至不再產(chǎn)生沉淀物后，停止滴加草酸，繼續(xù)滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值至7.5?9，靜置2小時(shí)；
[0036]該步驟中，優(yōu)選地，所述pH值為8。
[0037]優(yōu)選地，所述強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
[0038]優(yōu)選地，所述氨水的濃度為0.1?0.8mmol/L,所述草酸的濃度為0.01?0.2mmol/L。
[0039]更優(yōu)選地，所述氨水的濃度為0.4mmol/L,所述草酸的濃度為0.08mmol/L。
[0040]步驟S13、將所述沉淀物過(guò)濾純化后得到固體粉末，將所述固體粉末在900?1400°C下焙燒，焙燒時(shí)間為0.5?3h，得到化學(xué)通式為MeSc2BO5:xNd3+, yYb3+的釹鐿共摻雜鈧硼酸鹽上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其中，X為0.01?0.08，y為O?0.1，Me為鋰元素、鈉元素、鉀元素、銣元素或銫元素。
[0041]優(yōu)選地，所述焙燒溫度為1200°C，所述焙燒時(shí)間為2h。
[0042]優(yōu)選地，所述純化為將所述沉淀采用洗滌液洗滌