[發(fā)明專利]一種單一基質的多色長余輝發(fā)光材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102660271A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 余雪;徐旭輝;邱建備;楊正文;宋志國;趙宗彥;楊勇
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C09K11/66
• 分類號: C09K11/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種長余輝發(fā)光材料，具體涉及一種三價稀土離子激活的單一基質多色長余輝發(fā)光材料，屬于發(fā)光材料技術領域。

背景技術

長余輝發(fā)光材料是一種新型環(huán)保節(jié)能材料，它能在吸收太陽光或紫外光的能量后，將部分能量儲存起來，然后緩慢地把儲存的能量以可見光的形式釋放出來，在光源撤出后仍然可以長時間發(fā)出可見光。長余輝發(fā)光材料由于在顯示器的背光燈、標志照明、夜光涂料等方面均用廣泛的商業(yè)用途，因而從20世紀初以來在材料組成的研究、制備工藝的研究等方面都得到了迅速的發(fā)展。從實際應用方面考慮，人們希望得到不同發(fā)光顏色甚至全部色彩范圍的長余輝發(fā)光材料。那么根據三原色原理，只要將余輝性能相近的紅色、綠色、藍色三種顏色的長余輝材料按一定比例混合，就可以得到各種顏色的長余輝發(fā)光材料。但是這一方案必須要求三基色的發(fā)光強度和衰減時間都基本一致，目前藍、綠色長余輝發(fā)光材料的研究已比較成熟，但是紅色長余輝材料的發(fā)光強度和余輝時間都還達不到要求。并且，由于三基色長余輝發(fā)光材料基質不同的物理與化學特性，以及其發(fā)光中心離子激發(fā)波長范圍的區(qū)別，通過不同三基色長余輝發(fā)光材料的混合實現長余輝發(fā)光顏色變化的方案仍有待改善。

發(fā)明內容

為實現長余輝發(fā)光顏色變化，避免多種基質物理化學性能不同影響其發(fā)光性能及其三基色發(fā)光中心離子激發(fā)波長范圍的不同等問題，本發(fā)明的目的是提供一種單一基質、不同離子激活系列多色長余輝發(fā)光材料，以及上述長余輝發(fā)光材料的制備方法，通過下列技術方案實現。

本發(fā)明的目的之一是提供一種單一基質的多色長余輝發(fā)光材料，其化學組成為：Ca_1-xOSnO₂SiO₂︰xRe³⁺，其中CaSnSiO₅為基質、Re³⁺為稀土離子作為激活劑離子，0≤x≤0.02，Re為Pr、Sm、Tb、Dy中的任意一種。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述發(fā)光材料的制備方法，通過高溫固相反應工藝來制備，經過下列各步驟：以碳酸鈣CaCO₃、硅酸H₂SiO₃、氧化錫SnO₂、稀土氧化物為原料，按目標產物的化學劑量比（Ca離子︰Sn離子︰Si離子︰Re離子=1-x︰1︰1︰x）稱取各組分并混合均勻后，在1000～1380℃下進行煅燒3～6h后自然冷卻至室溫，即制得多色長余輝發(fā)光材料，其化學組成為：Ca_1-xOSnO₂SiO₂︰xRe³⁺。

所述稀土氧化物為氧化鐠Pr₆O₁₁、氧化釤Sm₂O₃、氧化鋱Tb₄O₇或氧化鏑Dy₂O₃。

本發(fā)明通過采用激發(fā)一種單一基質，通過摻雜不同類型的發(fā)光中心離子來實現長余輝發(fā)光顏色的變化，即可保證基質的物理化學性能不會影響其多色長余輝的發(fā)光，同時就可解決三基色發(fā)光中心激發(fā)光波長范圍不同的問題。

本發(fā)明以錫硅酸鈣作為基質，以鐠離子、釤離子、鋱離子或鏑離子作為激活劑，制備的發(fā)光材料能吸收200～400nm范圍的紫外光能量，并通過不同稀土離子的摻雜，在該單一基質中可分別實現藍光、紅光、綠光及白光的長余輝發(fā)射，在人眼能夠分辨的發(fā)光亮度（0.32mcd/m²）以上持續(xù)發(fā)光。本發(fā)明的制備方法簡單、易于操作。

附圖說明

圖1為樣品CaSnSiO₅:0.01Re³⁺（Re=Sm,Tb,Pr,Dy）的X射線衍射圖；圖中縱坐標為衍射峰強度，橫坐標為衍射角度2θ。由X射線衍射圖譜可知，樣品與CaSnSiO₅的標準XRD衍射卡片圖譜一致，結合表達式中的摩爾配比，推斷其化合物為CaSnSiO₅，屬于四方晶系結構，空間群為P_421m。

圖2為CaSnSiO₅及CaSnSiO₅:0.01Re³⁺（Re=Sm,Tb,Pr,Dy）的發(fā)射光譜圖；圖中縱坐標為發(fā)光強度，橫坐標為波長。在365nm紫外光激發(fā)下，CaSnSiO₅樣品呈現420nm～580nm的寬帶發(fā)射光譜。