鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料、製備方法及其應用的製作方法

2023-07-29 20:30:41 4

鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料、製備方法及其應用的製作方法
【專利摘要】一種鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，具有如下化學通的ZrO-Al2O3-NaO2：xHo3+,yYb3+，其中，x為0.01～0.06，y為0.01～0.04。該鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的光致發光光譜中，鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的激發波長為640nm，在490nm波長區由Ho3+離子5F3→5I8的躍遷輻射形成發光峰，可以作為藍光發光材料。本發明還提供該鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法及使用該鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的有機發光二極體。
【專利說明】鈥鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料、製備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料、製備方法及有機發光二
極管。
【背景技術】
[0002]有機發光二極體(OLED)由於組件結構簡單、生產成本便宜、自發光、反應時間短、可彎曲等特性，而得到了極廣泛的應用。但由於目前得到穩定高效的OLED藍光材料比較困難，極大的限制了白光OLED器件及光源行業的發展。
[0003]上轉換螢光材料能夠在長波(如紅外)輻射激發下發射出可見光，甚至紫外光，在光纖通訊技術、纖維放大器、三維立體顯示、生物分子螢光標識、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出藍光發射的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，仍未見報導。

【發明內容】

[0004]基於此，有必要提供一種可由長波輻射激發出藍光的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料、製備方法及使用該欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的有機發光二極體。
[0005]一種欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，具有如下化學式ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+，其中，X 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04。
[0006]X 為 0.03，y 為 0.02。
[0007]—種欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，包括以下步驟:根據ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+ 各元素的化學計量比稱取 ZrO, Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體，其中 X 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04 ;
[0008]將稱取的粉體混合均勻溶於酸性溶劑中進行結晶處理得到結晶物；
[0009]將結晶物在溶劑中溶解，再加入氨水調節PH值為I~6，得到混合溶液；
[0010]將所述混合溶液在150°C~500°C下保溫2小時~10小時，得到沉澱物，將得到的沉澱物採用洗滌液洗滌後乾燥，，得到欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料。
[0011]X 為 0.03，y 為 0.02。
[0012]所述混合溶液在300 V下保溫3小時。
[0013]所述將結晶物在溶劑中溶解，其中所述溶劑為蒸餾水或蒸餾水與無水乙醇的混合溶液。
[0014]所述酸性溶劑包括質量百分濃度為30%的硝酸或質量百分濃度為30%的硫酸。
[0015]所述PH值為5。
[0016]所述洗滌液為蒸餾水和無水乙醇。
[0017]一種有機發光二極體，包括依次層疊的基板、陰極、有機發光層、陽極及封裝層，所述封裝層中摻雜有欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，該欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的化學式為ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+，其中x為0.01~0.06，y為0.01~0.04。
[0018]上述欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的水熱方法條件溫和、合成溫度低較易控制，產物的粒度和形貌可控，製備的粉體結晶完好，分散性好，成本較低，同時反應過程中無三廢產生，較為環保；製備的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的光致發光光譜中，欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的激發波長為640nm，在490nm波長區由Ho3+離子5F廠5I8的躍遷輻射形成發光峰，可以作為藍光發光材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為一實施方式的有機發光二極體的結構示意圖；
[0020]圖2為實施例1製備的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的光致發光譜圖；
[0021]圖3為實施例1製備的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的XRD譜圖；
[0022]圖4為實施例1製備的透明封裝層中摻雜有鐠鐿釹鐿雙摻雜氧化鋁上轉換發光材料的有機發光二極體的光譜圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料及其製備方法進一步闡明。
[0024]一實施方式的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，其化學式為ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+，其中，x 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04。
[0025]優選的，X為 0.03，y 為 0.02。
[0026]該欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的光致發光光譜中，欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的激發波長為640nm，當材料受到長波長(如640nm)的輻射的時候，Yb3+離子吸收輻射能量，向Ho3+離子轉移，把Ho3+離子激發到5F3激發態，然後向5I8能態躍遷，發出490nm的藍光,可以作為藍光發光材料。
[0027]上述欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，包括以下步驟:
[0028]步驟SI 1、根據 ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+ 各元素的化學計量比稱取 ZrO，Al2O3,Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體，其中，x 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04。
[0029]該步驟中，優選的，X為0.03，y為0.02。
[0030]步驟S13、將步驟Sll中稱取的粉體混合均勻溶於酸性溶劑中進行結晶處理得到結晶物，將結晶物在溶劑中溶解，再加入氨水調節PH值為I~6，得到混合溶液。
[0031]該步驟中，優選的，所述酸性溶劑包括質量百分濃度為30%的硝酸或質量百分濃度為30%的硫酸； [0032]該步驟中，優選的，所述溶劑為蒸餾水或蒸餾水與無水乙醇的混合溶液。
[0033]步驟S15、將所述混合溶液在150°C~500°C下保溫2小時~10小時，得到沉澱物，將得到的沉澱物採用洗滌液洗滌後乾燥，得到欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料化學通式為 ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+，yYb3+。
[0034]該步驟中，優選的，混合溶液轉移到四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在300°C下保溫3小時。
[0035] 該步驟中，優選的，所述洗滌液為蒸餾水和無水乙醇。
[0036]該步驟中，優選的，X為0.03，y為0.02。
[0037]上述欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的水熱方法條件溫和、合成溫度低較易控制，產物的粒度和形貌可控，製備的粉體結晶完好，分散性好，成本較低，同時反應過程中無三廢產生，較為環保；製備的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的光致發光光譜中，欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的激發波長為640nm，在490nm波長區由Ho3+離子5F廠5I8的躍遷輻射形成發光峰，可以作為藍光發光材料。
[0038]請參閱圖1，一實施方式的有機發光二極體100，該有機發光二極體100包括依次層疊的基板1、陰極2、有機發光層3、透明陽極4以及透明封裝層5。透明封裝層5中分散有欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料6，欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的化學式為 ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+，其中，x 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04。
[0039]有機發光二極體100的透明封裝層5中分散有欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料6，欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的激發波長為640nm，在490nm波長區由Ho3+離子5F廠5I8的躍遷輻射形成發光峰，由紅綠光激發可以發射藍光，藍光與紅綠光混合後形成發白光的有機發光二極體。
[0040]下面為具體實施例。
[0041]實施例1
[0042]選用ZrO, Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體按各組份摩爾比為 0.7:0.2:0.05:0.03:0.02混合。混合後溶於濃度為30%的硝酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為5。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在200°C保溫2h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為 0.7Zr0-0.2A1203_0.05Na20:0.03Ho3+,0.02Yb3+ 的上轉換螢光粉。
[0043]請參閱圖2，圖2所示為本實施得到的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料化學通式為0.7Zr0-0.2Al203-0.05Na20:0.03Ho3+,0.02Yb3+和不摻雜共摻鐿元素的對比的光致發光光譜圖。由圖2可以看出，本實施例得到的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的激發波長為640nm，Yb3+吸收吸收光能，向Ho3+離子傳遞，使Ho3+離子產生5F廠5I8的躍遷輻射形成490nm波長區發光峰，該欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料可作為藍光發光材料。曲線I是實施例1的光致發光譜，曲線2是未摻雜鐿元素的對比例(0.7Zr0-0.2Al203-0.05Na20:0.03Ho3+,0.02Yb3+:0.03Ho3+)，對比可知欽鐿雙摻雜能夠得到更好的發光效果。欽離子是發光中心，而鐿離子充當了光轉化的敏化離子，增強發光。
[0044]請參閱圖3，圖3中曲線為實施I製備的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的拉曼光譜，由圖可以看出拉曼峰所示為鋯鋁氧化物特徵峰，沒有出現摻雜元素以及其它雜質的峰，說明摻雜元素與基質材料形成了良好的鍵合。
[0045]圖4為實施例1製備的透明封裝層中摻雜有欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的有機發光二極體的光譜圖，曲線2為未摻雜有欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的對比。圖中可看出，欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料可以由長波的紅色光，激發出短波的藍色光，藍光與紅光混合後形成白光。[0046]實施例2
[0047]選用ZrO，Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體按各組份摩爾比為 0.8:0.12:0.06:0.01:0.01混合。混合後溶於濃度為30%的硫酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為I。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在100°C保溫3h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為 0.8Zr0-0.12Α1203_0.06Na20:0.01Ho3+,0.01Yb3+ 的上轉換螢光粉。
[0048]實施例3
[0049]選用ZrO，Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體按各組份摩爾比為 0.57:0.3:0.03:0.06:0.04混合。混合後溶於濃度為30%的硝酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為5。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在300°C保溫3h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為 0.57Zr0-0.3A1203_0.03Na20:0.06Ho3+,0.04Yb3+ 的上轉換螢光粉。
[0050]實施 例4
[0051]選用ZrO, Al2O3, Na2O, Ho2O3和Yb2O3粉體粉體按各組份摩爾比為0.7:0.2:0.04:0.03:0.03混合。混合後溶於濃度為30%的硝酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為5。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在300°C保溫3h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為 0.7Zr0-0.2A1203_0.04Na20:0.03Ho3+,0.03Yb3+的上轉換螢光粉。
[0052]實施例5
[0053]選用ZrO，Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體按各組份摩爾比為 0.6:0.26:0.06:0.04:0.04混合。混合後溶於濃度為30%的硝酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為5。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在300°C保溫3h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為 0.6Zr0-0.26A1203_0.06Na20:0.04Ho3+,0.04Yb3+ 的上轉換螢光粉。
[0054]實施例6
[0055]選用ZrO, Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體按各組份摩爾比為 0.75:0.14:0.05:0.05:0.01混合。混合後溶於濃度為30%的硝酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為5。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在300°C保溫3h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為0.75Zr0-0.HAl2O3-0.05Na20:0.05Ho3+，0.01Yb3+的上轉換螢光粉。
[0056]實施例7
[0057]選用ZrO，Al2O3, Na2O, Ho2O3 和 Yb2O3 粉體按各組份摩爾比為 0.8:0.12:0.03:0.01:
0.04混合。混合後溶於濃度為30%的硝酸溶劑中進行結晶處理得到結晶物，再把結晶物溶於蒸餾水中並在溶液中加入氨水，調節PH值為5。然後把混合溶液轉移到有聚四氟乙烯襯裡的不鏽鋼反應釜中，在300°C保溫3h，得到沉澱物。再把得到的沉澱物用乙醇和蒸餾水反覆洗滌，100°C下蒸乾，得到化學通式為 0.8Zr0-0.12Α1203_0.03Na20:0.01Ho3+,0.04Yb3+ 的上轉換螢光粉。
[0058]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發 明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，其特徵在於:具有如下化學通式ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+，其中，x 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04。
2.根據權利要求1所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，其特徵在於，所述X為 0.03，y 為 0.02。
3.一種欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 根據 ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+ 各元素的化學計量比稱取 ZrO，Al2O3, Na2O, Ho2O3 和Yb2O3 粉體,其中 X 為 0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04 ; 將稱取的粉體混合均勻溶於酸性溶劑中，進行結晶處理得到結晶物； 將結晶物在溶劑中溶解，再加入氨水調節PH值為I~6，得到混合溶液；及 將所述混合溶液在150°C~500°C下保溫2小時~10小時，得到沉澱物，將得到的沉澱物採用洗滌液洗滌後乾燥，得到化學通式為ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料。
4.根據權利要求3所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，所述X為0.03，y為0.02。
5.根據權利要求3所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，所述混合溶液在300°C下保溫3小時。
6.根據權利要求3所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，所述將結晶物在溶劑中溶解，其中所述溶劑為蒸餾水或蒸餾水與無水乙醇的混合溶液。
7.根據權利要求3所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，所述酸性溶劑為質量百分濃度為30%的硝酸或質量百分濃度為30%的硫酸。
8.根據權利要求3所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，所述PH值為5。
9.根據權利要求3所述的欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的製備方法，其特徵在於，所述洗滌液為蒸餾水和無水乙醇。
10.一種有機發光二極體，包括依次層疊的基板、陰極、有機發光層、透明陽極及透明封裝層，其特徵在於，所述封裝層中摻雜有欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料，所述欽鐿共摻雜鋯鋁氧化物上轉換發光材料的化學通式為ZrO-Al2O3-NaO2:xHo3+, yYb3+，其中，x為.0.01 ~0.06，y 為 0.01 ~0.04。
【文檔編號】H01L51/54GK103965902SQ201310037434
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月30日 優先權日:2013年1月30日
【發明者】周明傑, 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, 深圳市海洋王照明工程有限公司