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1、上转换发光材料的合成与应用杨志萍杜海燕孙家跃*(北京工商大学化工学院,北京100037)摘要综述了目前国内外上转换发光材料的几种合成方法,包括传统的高温固相合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法、共沉淀法等。总结了不同方法的优缺点,对上转换材料合成方法的发展进行了展望。并介绍了上转换技术的一些应用。关键词上转换,发光材料,合成方法SyntheticmethodsandapplicationofupconversionluminescencematerialsYangZhipingDuHaiyanSunJiayue(SchoolofChemicalEngineering,
2、BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing100037)AbstractThispapergeneralizedseveralsyntheticmethodsofthismaterialsusedpresentlyathomeandabroad.Thesyntheticmethodsincludedhightemperaturesolidmethod,so-lgelprocess,hydrothermalsynthesis,co-precipitationmethodandsoon.Theadvantagesand
3、disadvantagesofeverymethodwerediscussed.Moreover,thesyntheticmethodsofupconversionluminescencematerialsforfurtherdevelopmentwereprospected.Theapplicationofupconversiontechnologywasintroduced.Keywordsupconversion,luminescencematerial,syntheticmethods上转换发光是在60年代发展起来的,并广泛应用于红外的一种发光技术。自80
4、年代以来,利用稀土离子的上转换效应,覆盖红绿蓝所有可见光波长范围都获得了连续室温运转、较高效率和较高输出功率的上转换激光输出[1-3]。上转换现象自针对红外夜视这个背景发展起来,到目前为止已经在世界范围内引起了广泛兴趣。随着上转换发光材料在激光技术,光纤通讯技术,纤维放大器,光信息存储和显示等领域的应用,使得上转换发光的研究取得了很大的进展。不同上转换材料的不断涌现,随之也出现了一些新的合成方法,以进一步提高上转换材料的发光性能。本文综述了上转换材料的合成方法,分析了各方法的优缺点,并介绍了上转换技术的应用。1高温固相法高温固相法是一种传统的合成方法。这种方法是将
5、高纯的原料按一定比例称量,充分混合均匀之后装入坩埚中,然后放入高温炉中,在特定的条件下(温度、气氛、反应时间)进行烧结得到产品。温度,压力和添加剂等都会影响固相反应。目前仍然是合成上转换材料的主要方法之一。一直以来,人们在上转换材料的研制过程中,把主要精力都集中在单晶或玻璃制品构成的体材上。这种材料生长很容易,能拉制成光纤,在绿光、红光波段可以发出上转换激光。目前有关玻璃制品制备方法的报道,只有高温固相法。许多科学工作者已经利用高温固相法合成了不同稀土离子掺杂的碲酸盐玻璃[4-5]、ZBLAN玻璃[6]、铋酸盐玻璃[7]、硼酸盐玻璃[8]和氧氯铋锗酸盐玻璃[9]等
6、许多上转换发光材料。另外,也有不少研究者们利用此方法制备出粉体材料,如NaYF4:Er3+、Tm3+、Yb3+,940nm激发源下实现了上转换白色光输出[10]。候秀洁等[11-13]通过固相法,得到了红色,绿色及蓝色上转换材料,这项发明工艺简单,化学成本低廉,材料发光效率高,而且有适合工业发展的特点。郑岩等[14]提供了一种彩色上转换材料的制备方法,发出了红色、蓝色和绿色光。利用高温固相法合成材料的主要优点是:微晶的晶体质量优良,表面缺陷少,发光效率高,操作简便,工艺成熟,便于进行工业化。缺点是此种方法需要较高温度,而且材料容易被氧化。对于制备样品的粒度,非晶态
7、都达不到预期的结果。2水热合成法这是一种新型的无机合成方法。在水热条件下,反应物以各种配合物的形式进行溶解,水分子本身参与了这个过程,属于液相反应。这种方法突出的优点是实验所需的温度低,材料的生成过程容易控制。合成材料晶相好,物相均匀及产物产率高等。有关这类方法的报道1982年开始受到重视。利用该方法已成功的合成了多种上转换材料。如NaYF4:Ho3+、Tm3+、Yb3+[15],YLiF4:Er3+、Tm3+、Yb3+[16-17],KZnF3:Er3+、Yb3+[18]等。例如,YLiF4:Er3+、Tm3+、Yb3+[16-17]的合成,将Y2O3、LiF、
8、NH4HF
