[發明專利]一種紅色高亮度長余輝發光材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910197748.4
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN101693833A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 王旭升;張君誠;楊偉;李艷霞
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種以CaTiO₃:P³⁺為基體，對A位和B位金屬離子進行替代，并采用稀土 敏化劑共摻雜來制備紅色高亮度長余輝發光材料的方法，以及以此方法制備的紅色高亮度 長余輝發光材料。

背景技術

高亮度長余輝發光材料是一種光致儲能功能材料，廣泛應用于弱光照明、應急指示、 建筑裝飾和工藝美術等領域。近年來又逐漸拓展到信息存儲、高能射線探測等領域，其相 關研究逐漸引起人們的重視。現有的可見光區的長余輝材料主要分為藍色、黃綠色和紅色 發光材料，其中藍色和黃綠色發光材料以稀土元素摻雜的鋁酸鹽和硅酸鹽材料為主，其發 光亮度和余輝時間等發光性能已達到實際應用的需要，并已實現工業化生產。而紅色長余 輝材料一直處于研發階段，主要原因是其亮度和余輝時間等性能指標與藍色和黃綠色材料 存在較大差距，無法達到實際應用的要求。故尋找和合成紅色高亮度長余輝發光材料的研 究一直是一個熱點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種化學穩定性好、余輝亮度高、余輝持續時間長的紅色高亮 度長余輝發光材料體系，以及該材料的制備方法。

本發明的技術方案：

一種紅色高亮度長余輝發光材料，其化學表達式為(Ca_1-xM_x)_1-a(Pr_1-zR_z)_a(Ti_1-yN_y)O₃， (0≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0≤z≤0.5，0.001≤a≤0.02)，其中，M表示A位替代離子，選自Ba²⁺、Sr²⁺、 Zn²⁺等元素中的一種；N表示B位替代離子，選自Zr⁴⁺、Al³⁺、Sn⁴⁺等元素中的一種；R表 示稀土敏化劑離子，選自Eu³⁺、Gd³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺等元素中的一種；x、y、z、a表示摩爾 百分含量，優選的0≤x≤0.04，0≤y≤0.05，0.002≤a≤0.004，且x、y、z不同時為零。

所述紅色高亮度長余輝發光材料的發光亮度是CaTiO₃:Pr³⁺的1.5～5倍，余輝時間大于 45秒，優選的，大于3分鐘。

所述紅色高亮度長余輝發光材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按元素化學計量比稱取原材料，

(2)將稱好的原材料研磨，混勻，

(3)將研磨混勻后的原材料預燒，

(4)取出預燒后的樣品，再次研磨后灼燒，再冷卻到室溫，

(5)粉碎后得到產品。

步驟(1)中所用原料Ba、Sr、Ca采用其碳酸鹽原料，Ti、Sn、Zn、Zr，Al及稀土元素 采用其氧化物，將稱好的原材料于瑪瑙研缽中加入適量無水乙醇，充分研磨混合1小時以 上，優選的，步驟(1)中所用原料為CaCO₃、BaCO₃、Pr₆O₁₁、TiO₂、ZrO₂、Gd₂O₃、Nd₂O₃。

步驟(3)中，研磨混勻后的原材料裝入坩堝中，在800～1000℃的大氣環境下預燒2～6h， 優選的，在900℃的大氣環境下預燒4h。

步驟(4)中，預燒后的樣品，再次研磨后裝入坩堝，在氧氣氛圍中升溫至1300～1500℃， 灼燒3～8h，優選的，在氧氣氛圍中升溫至1400℃，灼燒4h后，隨爐自然冷卻到室溫。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)發光粉體材料制備方法簡單，易操作；

(2)制備得到的發光材料具有較高的余輝亮度、較長的余輝發光時間、較好的耐熱性和 耐水性，可廣泛應用于各種器件；

(3)材料體系的原料Ca、Ba、Sr、Zn、Ti、Zr、Sn均為地球上的富含元素，屬環境友 好型材料。

附圖說明