專利名稱：鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料、制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料、制備方法及有機發(fā)光二極管。
背景技術：
有機發(fā)光二極管(OLED)由于組件結構簡單、生產成本便宜、自發(fā)光、反應時間短、可彎曲等特性，而得到了極廣泛的應用。但由于目前得到穩(wěn)定高效的OLED藍光材料比較困難，極大的限制了白光OLED器件及光源行業(yè)的發(fā)展。上轉換熒光材料能夠在長波(如紅外)輻射激發(fā)下發(fā)射出可見光，甚至紫外光，在光纖通訊技術、纖維放大器、三維立體顯示、生物分子熒光標識、紅外輻射探測等領域具有廣泛的應用前景。但是，可由紅外，紅綠光等長波輻射激發(fā)出藍光發(fā)射的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，仍未見報道。

發(fā)明內容基于此，有必要提供一種可由長波輻射激發(fā)出藍光的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料、制備方法及使用該鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的有機發(fā)光二極管。一種鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，其化學式為Ti02:xPr3+，yYb3+，其中0. 02 ^ X ^ 0. 1,0. 02 ^ y ^ 0. 2。在優(yōu)選的實施例中，X為0. 06，y為0.1?！N鐠鐿共摻 雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟步驟一、根據TiO2: xPr3+, yYb3+各元素的化學計量比稱取TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體，其中0. 02 0.1,0. 02^y^0.2 ;步驟二、將步驟一中稱取的粉體混合均勻得到前驅體；步驟三、將所述前驅體在800°C 1000°C下灼燒0. 5小時 5小時，之后冷卻到100°C 500°C，再保溫0. 5小時 3小時得到鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料。在優(yōu)選的實施例中，X為0. 06，y為0.1。在優(yōu)選的實施例中，步驟二中將粉體在剛玉缽體中研磨20分鐘 60分鐘。在優(yōu)選的實施例中，步驟三種將所述前驅體在950°C下灼燒3小時。在優(yōu)選的實施例中，步驟三中將所述前驅體在在950°C下灼燒3小時，之后冷卻到250°C，再保溫2小時得到鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料。在優(yōu)選的實施例中，步驟三中所述前驅體在800°C 1000°C下灼燒0. 5小時 5小時，之后冷卻到100°C 500°C，再保溫0. 5小時 3小時后隨爐冷卻到室溫得到塊狀材料，將所述塊狀材料粉碎得到目標產物。在優(yōu)選的實施例中，步驟二中，將步驟一中稱取的粉體球磨得到混合均勻的前驅體?！N有機發(fā)光二極管，該有機發(fā)光二極管包括依次層疊的基板、陰極、有機發(fā)光層、陽極及透明封裝層，所述透明封裝層中分散有鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，所述鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的化學式為TiO2: xPr3+, yYb3+，其中0. 02 < x < 0.1，0. 02 ^ y ^ 0. 2。上述鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法較為簡單，成本較低，同時反應過程中無三廢產生，較為環(huán)保；制備的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的激發(fā)波長為980nm，在485nm波長區(qū)由Pr3+離子3Ptl — 3H4的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可以作為藍光發(fā)光材料。

圖1為一實施方式的有機發(fā)光二極管的結構不意圖。圖2為實施例1制備的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的光致發(fā)光譜圖。圖3為實施例1制備的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的XRD譜圖。
具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料及其制備方法進一步闡明。一實施方式的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，其化學式為Ti02:XPr3+，yYb3+，其中 0. 02 彡 X 彡 0. 1,0. 02 彡 y 彡 0. 2。優(yōu)選的，X為 0. 06，y 為 0.1。該鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的激發(fā)波長為980nm，當材料受到長波長(如980nm)的輻射的時候，Yb3+離子吸收該光照的能量，然后傳遞給Pr3+離子。此時Pr3+離子就處于了 3Ptl激發(fā)態(tài)，然后向3H4躍遷，就發(fā)出485nm的藍光，上述鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟步驟S11、根據Ti02:xPr3+，yYb3+各元素的化學計量比稱取TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體，其中0. 02≤X≤0. 1，0. 02≤y≤0. 2。該步驟中，優(yōu)選的，X為0. 06，y為0.1?？梢岳斫?，該步驟中也可稱取TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體并混合均勻，其中TiO2,Pr2O3 和 Yb2O3 的質量比為 0. 68 0. 784 0. 033 0. 165 0. 039 0. 394，優(yōu)選為0. 736 0. 099 0. 197。步驟S13、將步驟Sll中稱取的粉體混合均勻得到前驅體。該步驟中，將粉體在剛玉缽體中研磨20分鐘 60分鐘得到混合均勻的前驅體，優(yōu)選的研磨40分鐘。步驟S15、將前驅體在800°C 1000 °C下灼燒0. 5小時 5小時，之后冷卻到100°C 500°C，再保溫0. 5小時 3小時得到鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料。優(yōu)選的，前驅體在950°C下灼燒3小時。優(yōu)選的，在800°C 1000°C下灼燒0. 5小時 5小時后冷卻到250°C，再保溫2小時。優(yōu)選的，前驅體放入馬弗爐在800°C 1000°C下灼燒0. 5小時 5小時，之后冷卻到100°C 500°C，再保溫0. 5小時 3小時后隨爐冷卻到室溫得到塊狀材料，再把塊狀材料粉碎得到鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料。上述鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法較為簡單，成本較低，同時反應過程中無三廢產生，較為環(huán)保；制備的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的激發(fā)波長為980nm，在485nm波長區(qū)由Pr3+離子3Ptl — 3H4的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可以作為藍光發(fā)光材料。請參閱圖1，一實施方式的有機發(fā)光二極管100該有機發(fā)光二極管100包括依次層疊的基板1、陰極2、有機發(fā)光層3、透明陽極4以及透明封裝層5。透明封裝層5中分散有鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料6，鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的化學式為Ti02:xPr3+, yYb3+，其中 0. 02 ^ x ^ 0. 1,0. 02 ^ y ^ 0. 2。該器件中的有機發(fā)光層3發(fā)出紅綠光，部分紅綠光激發(fā)透明封裝層5中分散有釹鐿共摻雜氧化鋯上轉換發(fā)光材料6發(fā)出藍色光，最后紅綠藍三色就混成白光。下面為具體實施例。實施例1選用純度為99. 99 %的粉體，TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體，其質量比為0. 736g 0. 099g 0. 197g。在剛玉研缽中研磨40分鐘使其均勻混合，然后在950°C下灼燒3小時。然后冷卻到250°C保溫2小時，再自然冷卻到室溫取出塊體產物，并將其粉碎，得到化學通式為Ti02:0. 06Pr3+,0.1Yb3+的上轉換熒光粉。請參閱圖2，圖2所示為得到的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料及不摻雜鐿的樣品(化學通式為TiO2:0. 06Pr3+)的光致發(fā)光光譜圖。由圖2可以看出，本實施例得到的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上 轉換發(fā)光材料的激發(fā)波長為980nm，在485nm波長區(qū)由Pr3+離子3P0 — 3H4的躍遷輻射形成發(fā)光峰，該鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料可作為藍光發(fā)光材料。請參閱圖3，圖3中曲線為實施I制備的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的XRD曲線，測試對照標準PDF卡片。對照PDF卡片，衍射峰所示為二氧化鈦的晶向，沒有出現鐠鐿元素相關的峰，說明兩種元素是進入了二氧化鈦的晶格。實施例2選選用純度為99. 99 %的粉體，TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體，其質量比為0. 784g 0. 033g 0. 039g。在剛玉研缽中研磨20分鐘使其均勻混合，然后在800°C下灼燒5小時。然后冷卻到100°C保溫3小時，再自然冷卻到室溫取出塊體產物，并將其粉碎，得到 Ti02:0 . 02Pr3+,0. 02Yb3+ 上轉換熒光粉。實施例3選用純度為99. 99 %的粉體，TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體，其質量比為0. 68g 0. 165g 0. 394g。。在剛玉研缽中研磨60分鐘使其均勻混合，然后在1000°C下灼燒0. 5小時。然后冷卻到500°C保溫0. 5小時，再自然冷卻到室溫取出塊體產物，并將其粉碎，得至IJ Ti02:0.1Pr3+, 0. 2Yb3+上轉換熒光粉。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，其特征在于其化學式為Ti02:xpr3+，yYb3+，其中 O. 02 ≤ X ≤ O. 1，O. 02 ≤ y ≤ O. 2。
2.根據權利要求1所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，其特征在于，X為O.06，y 為 O.1。
3.一種鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、根據TiO2: xPr3+，yYb3+各元素的化學計量比稱取TiO2, Pr2O3和Yb2O3粉體，其中O.02 ≤ X ≤ O. 1,0. 02 ≤y≤O. 2 ； 步驟二、將步驟一中稱取的粉體混合均勻得到前驅體； 步驟三、將所述前驅體在800 °C 1000 °C下灼燒O. 5小時 5小時，之后冷卻到100°C 500°C，再保溫O. 5小時 3小時得到鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料。
4.根據權利要求3所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，X 為 O. 06，y 為 O.1。
5.根據權利要求3所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，步驟二中將粉體在剛玉缽體中研磨20分鐘 60分鐘。
6.根據權利要求3所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，步驟三種將所述前驅體在950°C下灼燒3小時。
7.根據權利要求3所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，步驟三中將所述前驅體在950°C下灼燒3小時，之后冷卻到250°C，再保溫2小時得到鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料。
8.根據權利要求3所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述前驅體在800°C 1000°C下灼燒O. 5小時 5小時，之后冷卻到100°C 500°C，再保溫O. 5小時 3小時后隨爐冷卻到室溫得到塊狀材料，將所述塊狀材料粉碎得到目標產物。
9.根據權利要求3所述的鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，將步驟一中稱取的粉體球磨得到混合均勻的前驅體。
10.一種有機發(fā)光二極管，該有機發(fā)光二極管包括依次層疊的基板、陰極、有機發(fā)光層、陽極及透明封裝層，其特征在于，所述透明封裝層中分散有鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，所述鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的化學式為Ti02:xpr3+，yYb3+，其中O.02 ≤ X ≤ O. 1,0. 02 ≤ y ≤ O. 2。
全文摘要
一種鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料，其化學式為TiO2:xPr3+，yYb3+，其中0.02≤x≤0.1，0.02≤y≤0.2。該鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的光致發(fā)光光譜中，鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的激發(fā)波長為980nm，在485nm波長區(qū)由Pr3+離子3P0→3H4的躍遷輻射形成發(fā)光峰，可以作為藍光發(fā)光材料。本發(fā)明還提供該鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的制備方法及使用該鐠鐿共摻雜二氧化鈦上轉換發(fā)光材料的有機發(fā)光二極管。
文檔編號H01L51/54GK103045245SQ201110314970
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權日2011年10月17日
發(fā)明者周明杰, 王平, 陳吉星, 張振華 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司