[發明專利]一種超微粒子蓄能型長余輝發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210111282.3
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN103374350A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 梁清源;劉保文
• 申請（專利權）人: 梁清源;劉保文
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C09K11/79
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 秦力軍

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域，具體涉及一種長余輝發光材料及其制備方法，特別是涉及一種超微粒子蓄能型長余輝發光材料及其制備方法。

背景技術

長余輝發光材料也被稱作蓄光材料或夜光材料，指的是在自然光或其它人造光源照射下能夠存儲外界光輻照的能量，然后在室溫下緩慢地以可見光的形式釋放這些存儲能量的光致發光材料。

長余輝發光材料的基本發光原理是在材料制備的過程中，摻雜的元素在基質中形成發光中心和陷阱中心，當受到外界光激發時，發光中心的基態電子躍遷到激發態，當這些電子從激發態躍遷回基態時，形成發光。同時，一些電子在受激時落入陷阱中心被束縛。光照撤除后，受環境溫度的擾動，束縛于陷阱的電子跳出陷阱落到基態，釋放的能量激發發光中心形成發光。由于束縛于陷阱的電子是受環境溫度的擾動逐漸跳出陷阱，因此發光表現為一個長時間的過程，即形成了長的余輝。

常用的傳統長余輝材料主要是硫化物體系材料，包括堿土金屬硫化物和過渡元素硫化物，然而硫化物發光材料化學穩定性差，在紫外光照射或潮濕空氣的作用下易分解，發光減弱，余輝時間短，從而限制了其廣泛應用。

20世紀90年代以來，稀土摻雜的硫化物為長余輝材料的發展開辟了嶄新的天地，添加稀土離子作為激活劑的發光材料的亮度和余輝時間大大提高，特別是稀土激活的堿土鋁酸鹽以及硅酸鹽的長余輝材料具有發光效率高，余輝時間長，化學性質相對穩定，無放射性污染等優良特性，然而其還是存在著發光顏色單調，發射光譜主要集中在440-520nm范圍內，且遇水不穩定或蓄光速度慢等缺陷。

目前可用來制備長余輝材料的方法主要有高溫固相法、燃燒法、溶膠-凝膠法、化學沉淀法、水熱合成法、電弧法、微波法、微乳液法等，其中高溫固相法是應用最早和最普遍的方法，也是目前唯一真正實現工業化生產的方法，其將達到要求純度、粒度的原料按一定比例稱量、混合均勻后在一定溫度、氣氛、灼燒時間等條件下進行灼燒，然后經研磨、篩選等工藝制成。

授權公告號為CN100560688C的中國發明專利公開了一種長余輝發光材料，含有硫和/或硒和磷元素以及激活劑離子的復合鋁酸鹽發光材料，將各元素的原料混合后先在氧化氣氛下燒結2-20小時，再于還原氣氛下燒結2-30小時，制得的材料在500nm以下短波光激發下發出420-650nm的發射光譜，呈現藍紫、藍綠、黃綠、復合白光或紅色發光顏色的長余輝發光，且吸光速度快，然而該方法制備能耗高，不利于大規模、低成本的工業化生產。

發明內容

本發明的首要目的是針對上述現有技術存在的問題提供一種能量消耗低、蓄光速度快，發光性能好、理化性質穩定的蓄能型長余輝發光材料及其制備方法，本發明利用摻雜錳元素的氧化物超微粒子粉體作為原料，制備工藝能耗低，制備的發光材料無毒害、無放射性，激發條件低，亮度持久，性能穩定，適用范圍廣泛。

為了達到上述目的，本發明一方面提供一種蓄能型長余輝發光材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

A)將多種金屬氧化物分別與錳元素摻雜后，制成多種氧化物超微粒子粉體原料；

B)將上述多種氧化物超微粒子粉體原料全部混合均勻后，進行焙燒處理，制成蓄能型長余輝發光材料。

其中，所述多種金屬氧化物選自：

氧化鎂、氧化鈦中的一種或兩種；以及

氧化釔、氧化銪、氧化鋁、氧化鍶、氧化鋅、氧化硅中的至少任意三種。

特別是，所述多種金屬氧化物優選為同時含有氧化鎂和氧化鈦。

尤其是，所述多種金屬氧化物優選為同時含有氧化鎂、氧化鈦、氧化釔、氧化銪、氧化鋁、氧化鍶、氧化鋅和氧化硅。

本發明的氧化物超微粒子粉體原料均摻雜錳元素，錳元素的摻入可以提高氧化物超微粒子粉體原料及制備的蓄能型長余輝發光材料的穩定性，減緩發光材料亮度的衰減程度，從而有利于提高發光材料的性能。

其中，所述多種氧化物超微粒子粉體原料至少包括四種，每種氧化物超微粒子粉體原料的制備方法包括如下步驟：

A1)將每種金屬氧化物與溶劑混合后進行研磨處理，得到混合液；

A2)在攪拌下將上述混合液與濃氨水同時滴入去離子水中，得到混合溶液；

A3)向上述混合溶液中加入硫酸錳溶液，攪拌至形成膠體溶液；

A4)將上述膠體溶液加熱處理后進行粉碎，制得每種氧化物超微粒子粉體原料。

其中，步驟A1)中所述的溶劑為無水乙醇，所述金屬氧化物與溶劑的重量比為1∶(0.8-1.2)，優選為1∶1。特別是，所述金屬氧化物的純度至少≥99.95％。