Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Mar 2024)
Template-free hydrothermal preparation of IR-blue light upconverting NaYF4: Yb, Eu phosphors
Abstract
Highly efficient IR-blue light up-converting NaYF4: Yb3+, Eu2+ phosphors have been prepared by a template-free hydrothermal method under mild and reductive experimental conditions. It has been demonstrated that for a fixed reaction time and temperature (150 °C/4 h), the α → β NaYF4 conversion can be accurately controlled by modifying the F/Y ratio. UC emission spectroscopy reveals that IR-blue light emission efficiency is greatly improved when β-NaYF4 phase predominates. Under the experimental conditions set in this work, reaching full α → β conversion just by increasing fluoride content entails the co-crystallization of the secondary phase YF3 1.5NH3, but far from causing a detrimental effect on the optical properties, it has been found that the samples where both β-NaYF4 and YF3 1.5NH3 phases coexist, exhibit outstanding optical properties. Resumen: Fósforos anti-Stokes NaYF4: Yb3+, Eu2+ de alta eficiencia para la conversión de radiación infrarroja en luz azul han sido satisfactoriamente sintetizados mediante un procedimiento hidrotermal en medio reductor, en ausencia de «template» y bajo condiciones experimentales suaves. Se ha demostrado que, para un tiempo y temperatura de reacción dados (150 °C/4 h), el equilibrio entre las fases polimórficas α→β del NaYF4 puede ser controlado de manera precisa mediante la modificación de la relación F/Y en el medio de reacción. Los resultados obtenidos mediante espectroscopía de fluorescencia revelan que la eficiencia con la que los fósforos sintetizados transforman radiación IR en luz azul aumenta significativamente cuando la fase predominante es β-NaYF4. Bajo las condiciones experimentales establecidas en esta investigación, alcanzar una conversión α→β completa modificando únicamente el contenido de iones fluoruro conlleva la co-cristalización de la fase secundaria YF3 1.5NH3 pero, lejos de entrañar un efecto negativo, se ha comprobado que los materiales luminiscentes donde ambas fases β-NaYF4 e YF3 1.5NH3 coexisten, exhiben propiedades ópticas excepcionales.
