一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料、制备方法及应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610414156.3 (22)申请日 2016.06.13 (71)申请人 郑甘裕 地址 518000 广东省深圳市南山区桃园东 路巷头新村24-2 (72)发明人 郑甘裕 (74)专利代理机构 深圳青年人专利商标代理有 限公司 44350 代理人 傅俏梅 (51)Int.Cl. C09K 11/84(2006.01) H01L 51/50(2006.01) H01L 51/52(2006.01) (54)发明名称 一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料、 制备 方法及应用 (。

2、57)摘要 一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 其化 学式为M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+， 其中， M为镁元素， 钙 元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.01 0.06。 上述钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的激 发波长为490nm， 在490nm的发光峰分别对应的是 Ho3+离子5F35I8的跃迁辐射形成发光峰， 实现了 由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光。 本发明还提供一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光 材料的制备方法及应用。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 106118660 A 2016.11.16 CN 106118660 A 1.一种钬掺杂锗酸硫钇上。

3、转换发光材料， 其特征在于： 其化学式为M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+， 其中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06。 2.根据权利要求1所述的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 其特征在于， 所述x为0.03。 3.一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 按照M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+各元素的化学计量比称取MS， Y2O3， GeO2和Ho2O3粉体， 其中， M为 镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06； 将称取的粉体溶于盐酸中配制成金属阳离子的浓度为0.5m。

4、ol/L3mol/L的溶液； 将所述溶液雾化成气雾状后随载气一起通入温度为100220的石英管生成前驱 体， 其中， 石英管的直径为30mm150mm， 长度为0.5m3m， 载气的流量为1L/min15L/min； 将所述前驱体在6001300下煅烧2小时5小时得到化学式M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+的 钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料。 4.根据权利要求3所述的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 其特征在于， 所 述x为0.03。 5.根据权利要求3所述的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 其特征在于， 将 称取的粉体溶于盐酸中配制成溶液的步骤还包括： 往所述溶液中添加分。

5、散剂， 所述分散剂 的浓度为0.005mol/L0.05mol/L。 6.根据权利要求5所述的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 其特征在于， 所 述分散剂为聚乙二醇。 7.根据权利要求3所述的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 其特征在于， 将 所述溶液雾化成气雾状的步骤为， 将载气及所述溶液一起通入雾化器中使所述溶液雾化成 气雾状， 所述载气为惰性气体或还原性气体。 8.根据权利要求7所述的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 其特征在于， 所 述载气的流量为5L/min8L/min。 9.一种有机发光二极管， 包括依次层叠的基板、 阴极、 有机发光层、 阳极及透明封装层，。

6、 其特征在于， 所述透明封装层中掺杂有钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 所述钬掺杂锗酸 硫钇上转换发光材料的化学通式为M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+， 其中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06。 10.根据权利要求9所述的有机发光二极管， 其特征在于， 所述x为0.03。 权利要求书 1/1 页 2 CN 106118660 A 2 一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料、 制备方法及应用 技术领域 0001 本发明涉及一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料、 其制备方法及使用该钬掺杂锗 酸硫钇上转换发光材料的有机发光二极管。 背景技术 0002 有机发。

7、光二极管(OLED)由于组件结构简单、 生产成本便宜、 自发光、 反应时间短、 可弯曲等特性， 而得到了极广泛的应用。 但由于目前得到稳定高效的OLED蓝光材料比较困 难， 极大的限制了白光OLED器件及光源行业的发展。 0003 上转换荧光材料能够在长波(如红外)辐射激发下发射出可见光， 甚至紫外光， 在 光纤通讯技术、 纤维放大器、 三维立体显示、 生物分子荧光标识、 红外辐射探测等领域具有 广泛的应用前景。 但是， 可由红外， 红绿光等长波辐射激发出蓝光发射的钬掺杂锗酸硫钇上 转换发光材料， 仍未见报道。 发明内容 0004 基于此， 有必要提供一种可由长波辐射激发出蓝光的钬掺杂锗酸硫钇。

8、上转换发光 材料、 其制备方法及使用该钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的有机发光二极管。 0005 一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 其化学式M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+， 其中， M为镁 元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06。 0006 所述x为0.03。 0007 一种钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 包括以下步骤： 0008 按照M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+各元素的化学计量比称取MS， Y2O3， GeO2和Ho2O3粉体， 其 中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06； 0009 。

9、将称取的粉体溶于盐酸中配制成浓度金属阳离子的浓度为0.5mol/L3mol/L的 溶液； 0010 将所述溶液雾化成气雾状后随载气一起通入温度为100220的石英管生成 前驱体， 其中， 石英管的直径为30mm150mm， 长度为0.5m3m， 载气的流量为1L/min15L/ min； 0011 将所述前驱体在6001300下煅烧2小时5小时得到化学式为M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料。 0012 所述x为0.03。 0013 将称取的粉体溶于盐酸中配制成溶液的步骤还包括： 往所述溶液中添加分散剂， 所述分散剂的浓度为0.005mol/L0.05mol/。

10、L。 0014 所述分散剂为聚乙二醇。 0015 将所述溶液雾化成气雾状的步骤为， 将载气及所述溶液一起通入雾化器中使所述 溶液雾化成气雾状， 所述载气为惰性气体或还原性气体。 0016 所述载气的流量为5L/min8L/min。 说明书 1/5 页 3 CN 106118660 A 3 0017 一种有机发光二极管， 包括依次层叠的基板、 阴极、 有机发光层、 阳极及透明封装 层， 所述透明封装层中掺杂有钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 所述钬掺杂锗酸硫钇上转 换发光材料的化学通式为M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+， 其中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中 的至少一种， x。

11、为0.010.06。 0018 所述x为0.03。 0019 上述钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法较为简单， 成本较低； 制备的钬 掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的光致发光光谱中， 钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的激发 波长为490nm， 在490nm的发光峰分别对应的是Ho3+离子5F35I8的跃迁辐射形成发光峰， 实 现了由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光； 有机发光二极管的透明封装层中分散 有钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的激发波长为490nm， 在490nm的发光峰分别对应的是Ho3+离子5F35I8的跃迁辐射形成发光峰， 由红绿光激发可 以发射蓝光。

12、， 蓝光与红绿光混合后形成发白光的有机发光二极管。 附图说明 0020 图1为一实施方式的喷雾热解设备的结构示意图； 0021 图2为一实施方式的有机发光二极管的结构示意图 0022 图3为实施例1制备的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的光致发光谱图； 具体实施方式 0023 下面结合附图和具体实施例对钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料、 其制备方法及使 用该钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的有机发光二极管进一步阐明。 0024 一实施方式的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料， 其化学式为M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+， 其中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.0。

13、6。 0025 优选的， x为0.03。 0026 该钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的光致发光光谱中， 钬掺杂锗酸硫钇上转换发 光材料的激发波长为490nm， 当材料受到长波长(如490nm)的辐射的时候， Ho3+离子吸收该光 照的能量， 此时Ho3+离子5F35I8， 发出490nm的蓝光， 实现了由红外至绿光的长波辐射激发 出蓝光短波发光。 0027 上述钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法， 包括以下步骤； 0028 步骤S101、 按照M2Y8(GeO4)6S2： xHo3+各元素的化学计量比称取MS， Y2O3， GeO2和Ho2O3 粉体， 其中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素。

14、， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06。 0029 优选的， x为0.03。 0030 可以理解， 该步骤中也可按照摩尔比2： 4： 6： (0.010.08)称取MS， Y2O3， GeO2和 Ho2O3粉体。 0031 优选的， 该步骤中也可按照摩尔比2： 4： 6： 0.015称取MS， Y2O3， GeO2和Ho2O3粉体。 0032 步骤S102、 将称取的粉体溶于盐酸中配制成金属阳离子的浓度为0.5mol/L 3mol/L的溶液。 0033 溶液中的金属阳离子为M2+， Y3+,Ge4+和Ho3+。 0034 优选的， 将称取的粉体溶于盐酸中配制成溶液的步骤还包括： 往溶液。

15、中添加分散 说明书 2/5 页 4 CN 106118660 A 4 剂， 分散剂的浓度为0.005mol/L0.05mol/L。 本实施方式中， 分散剂为聚乙二醇。 0035 请参阅图1， 图1所示的喷雾热解设备100包括储液罐10、 储气罐20、 雾化器30、 石英 管40及收集器50。 0036 本实施方式中， 步骤S102制备的溶液存放于储液罐10。 0037 S103、 将溶液雾化成气雾状后随载气一起通入温度为100220的石英管40生 成前驱体， 其中石英管40的直径为30mm150mm， 长度为0.5m3m， 载气的流量为1L/min 15L/min。 0038 优选的， 石英管。

16、的直径为95mm， 长度为1.4m。 0039 本实施方式中， 使用雾化器30将溶液雾化， 雾化器30为压缩雾化器。 具体的， 将储 气罐20内储存的载气及储液罐10内储存的溶液一同通入雾化器30使溶液雾化成气雾状。 载 气为惰性气体或还原性气体， 如： 氮气、 氩气及氢气中的至少一种， 载气的流量为5L/min 8L/min。 0040 石英管40外壁缠绕着电阻丝42。 0041 溶液雾化成气雾状后自石英管40的一端通入， 在石英管40内生成前驱体， 前驱体 为细微的粉末， 粉末状的前驱体随载气自石英管的另一端喷出。 进一步的， 前驱体自石英管 40流出后使用收集器50收集。 本实施方式中，。

17、 收集器50为微孔耐酸滤过漏斗。 0042 S104、 将前驱体在6001300下煅烧2小时5小时得到化学式为M2Y8(GeO4) 6S2： xHo3+的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料。 0043 优选的， 前驱体置于程序控温炉中在800下灼烧3小时。 0044 上述钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的制备方法为喷雾热解法， 原料在溶液状态 下混合， 可保证组分分布均匀， 而且工艺过程简单， 组分损失少， 可精确控制化学计量比， 尤 其适合制备多组分复合粉末； 微粉由悬浮在空气中的液滴干燥而来， 颗粒一般呈规则的球 形， 而且少团聚， 无需后续的洗涤研磨， 保证产物的高纯度， 高活性； 整个过程在短短。

18、的几秒 钟迅速完成， 因此液滴在反应过程中来不及发生组分偏析， 进一步保证组分分布的均一性； 反应工序简单， 一步即获得成品， 无过滤、 洗涤、 干燥、 粉碎过程， 操作简单方便， 生产过程连 续， 产能大， 生产效率高， 非常有利于大工业化生产； 制备的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材 料的光致发光光谱中， 钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的激发波长490nm， 在490nm的发光 峰分别对应的是Ho3+离子5F35I8的跃迁辐射形成发光峰， 由红绿光激发可以发射蓝光， 实 现了由红外至绿光的长波辐射激发出蓝光短波发光。 0045 请参阅图2， 一实施方式的有机发光二极管100， 该有机发光二极管10。

19、0包括依次层 叠的基板1、 阴极2、 有机发光层3、 透明阳极4以及透明封装层5。 透明封装层5中分散有钬掺 杂锗酸硫钇上转换发光材料6， 钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的化学式为M2Y8(GeO4) 6S2： xHo3+， 其中， M为镁元素， 钙元素， 锶元素， 钡元素中的至少一种， x为0.010.06。 0046 有机发光二极管100的透明封装层5中分散有钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料6， 钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的激发波长为490nm， 在490nm的发光峰分别对应的是Ho3+ 离子5F35I8的跃迁辐射形成发光峰， 由红绿光激发可以发射蓝光， 蓝光与红绿光混合后形 成发白光的有机发。

20、光二极管。 0047 下面为具体实施例。 0048 实施例1 说明书 3/5 页 5 CN 106118660 A 5 0049 称取MgS， Y2O3， GeO和Ho2O3粉体的摩尔比为2： 4： 6： 0.015， 溶于盐酸配制成1.5mol/ L的溶液， 并加入0.01mol/L的聚乙二醇添加剂。 然后把溶液放入雾化装置， 之后向雾化装置 通入5L/min的氩气。 溶液前驱体随氩气载气进入温度为180的石英管生成前驱体， 其中石 英管的直径为95mm， 长度为1.4m， 。 然后荧光粉随气流进入冷凝器， 最后被微孔耐酸滤过漏 斗所收集。 收集荧光粉的前驱体， 置于程序控温炉中煅烧3小时，。

21、 煅烧温度1100， 得到Mg2Y8 (GeO4)6S2： 0.03Ho3+上转换荧光粉。 0050 请参阅图3， 图3中曲线1为本实施例得到的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的光 致发光光谱。 由图3可以看出， 实施例1得到的钬掺杂锗酸硫钇上转换发光材料的激发波长 为490nm， 当材料受到长波长(如490nm)的辐射的时候， 此时Ho3+离子5F35I8跃迁， 就发出 490nm的蓝光， 可以作为蓝光发光材料。 0051 实施例2 0052 称取MgS， Y2O3， GeO和Ho2O3粉体的摩尔比为2： 4： 6： 0.05， 溶于盐酸中配制成3mol/L 的溶液， 并加入0.05mol/L的。

22、聚乙二醇添加剂。 然后把溶液放入雾化装置， 之后向雾化装置 通入15L/min的氩气。 溶液前驱体随氩气载气进入温度为220的石英管生成前驱体， 其中 石英管的直径为150mm， 长度为3m， 。 然后荧光粉随气流进入冷凝器， 最后被微孔耐酸滤过漏 斗所收集。 收集荧光粉的前驱体， 置于程序控温炉中煅烧5小时， 煅烧温度1300， 得到Mg2Y8 (GeO4)6S2： 0.01Ho3+上转换荧光粉。 0053 实施例3 0054 称取MgS， Y2O3， GeO和Ho2O3和Yb2O3粉体的摩尔比为2： 4： 6： 0.03， 溶于盐酸中配制成 0.5mol/L的溶液， 并加入0.005mol。

23、/L的聚乙二醇添加剂。 然后把溶液放入雾化装置， 之后向 雾化装置通入1L/min的氩气。 溶液前驱体随氩气载气进入温度为150的石英管生成前驱 体， 其中石英管的直径30mm， 长度为3m， 。 然后荧光粉随气流进入冷凝器， 最后被微孔耐酸滤 过漏斗所收集。 收集荧光粉的前驱体， 置于程序控温炉中煅烧2小时， 煅烧温度600， 得到 Mg2Y8(GeO4)6S2： 0.06Ho3+上转换荧光粉。 0055 实施例4 0056 称取CaS， Y2O3， GeO和Ho2O3粉体的摩尔比为2： 4： 6： 0.015， 溶于盐酸中配制成 1.5mol/L的溶液， 并加入0.01mol/L的聚乙二醇。

24、添加剂。 然后把溶液放入雾化装置， 之后向 雾化装置通入5L/min的氩气。 溶液前驱体随氩气载气进入温度为180的石英管生成前驱 体， 其中石英管的直径30mm， 长度为3m， 。 然后荧光粉随气流进入冷凝器， 最后被微孔耐酸滤 过漏斗所收集。 收集荧光粉的前驱体， 置于程序控温炉中煅烧3小时， 煅烧温度1100， 得到 Ca2Y8(GeO4)6S2： 0.03Ho3+上转换荧光粉。 0057 实施例5 0058 称取CaS， Y2O3， GeO和Ho2O3粉体的摩尔比为2： 4： 6： 0.05， 溶于盐酸中配制成3mol/L 的溶液， 并加入0.05mol/L的聚乙二醇添加剂。 然后把溶。

25、液放入雾化装置， 之后向雾化装置 通入15L/min的氩气。 溶液前驱体随氩气载气进入温度为220的石英管生成前驱体， 其中 石英管的直径30mm， 长度为3m， 。 然后荧光粉随气流进入冷凝器， 最后被微孔耐酸滤过漏斗 所收集。 收集荧光粉的前驱体， 置于程序控温炉中煅烧5小时， 煅烧温度1300， 得到Ca2Y8 (GeO4)6S2： 0.01Ho3+转换荧光粉。 0059 实施例6 说明书 4/5 页 6 CN 106118660 A 6 0060 称取CaS， Y2O3， GeO和Ho2O3粉体的摩尔比为2： 4： 6： 0 .03， 溶于盐酸中配制成 0.5mol/L的溶液， 并加入。

26、0.005mol/L的聚乙二醇添加剂。 然后把溶液放入雾化装置， 之后向 雾化装置通入1L/min的氩气。 溶液前驱体随氩气载气进入温度为150的石英管生成前驱 体， 其中石英管的直径30mm， 长度为3m， 。 然后荧光粉随气流进入冷凝器， 最后被微孔耐酸滤 过漏斗所收集。 收集荧光粉的前驱体， 置于程序控温炉中煅烧2小时， 煅烧温度600， 得到 Ca2Y8(GeO4)6S2： 0.06Ho3+上转换荧光粉。 0061 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保 护范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 5/5 页 7 CN 106118660 A 7 图1 说明书附图 1/3 页 8 CN 106118660 A 8 图2 说明书附图 2/3 页 9 CN 106118660 A 9 图3 说明书附图 3/3 页 10 CN 106118660 A 10 。