[發明專利]一種紅色長余輝發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410183904.2
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103923653A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張君誠;韓文鵬;龍云澤;孟超;張國首;沙友正;曹敏;邵陽;辛星
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種長余輝發光材料及其制備方法，具體涉及一種經紫外光或日光激發可發出紅色光、具有高單色性和高亮度的長余輝發光材料及其制備方法，屬于發光材料技術領域。

背景技術

長余輝發光材料是一類光致儲能材料，可以吸收并儲存外界光照能量，在暗處對外發出可見光，具有安全、無污染、節能、可循環使用等優點，廣泛應用于應急指示、弱光照明、建筑裝飾、工藝美術、信息存儲、高能射線探測等領域，其相關研究也逐漸引起人們的重視?，F有可見光區的長余輝發光材料主要分為藍色、黃綠色和紅色長余輝發光材料，其中藍色和黃綠色長余輝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。然而，紅色長余輝材料的研發進展相對緩慢，在發光亮度和余輝時間等性能指標上均與藍色和黃綠色長余輝材料存在較大差距。

目前，紅色長余輝材料主要包括稀土激活的堿土金屬硫化物、硫氧化物、堿土金屬鈦酸鹽體系和磷酸鹽體系。堿土金屬硫化物和硫氧化物紅色長余輝材料的亮度和余輝時間較好，如CaS：Eu²⁺，Tm³⁺、Y₂O₂S：Eu³⁺、La₂O₂S：Eu³⁺等，但這兩種體系均采用硫磺作原料，且基質不穩定易分解，在生產和使用過程中對人體和環境有很大危害。堿土鈦酸鹽體系紅色長余輝材料雖無污染，但其發光亮度低，余輝時間短。磷酸鹽體系紅色長余輝材料成本低廉，但制備大多需要還原氣氛保護，工藝復雜。此外，部分紅色長余輝材料采用鉻、鎘、錳等重金屬元素作為激活劑，亦會造成環境污染。因此，尋找和合成性質穩定、余輝性能優良、制備過程簡單、成本低廉、環境友好的紅色長余輝材料一直是研究的熱點。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種經紫外光或日光激發可發出紅色光，并具有高單色性和高亮度的長余輝發光材料。

本發明的另一目的在于提供上述紅色長余輝發光材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種紅色長余輝發光材料，其化學表達式為(Ca_1-x-y-a-b-δSr_xBa_y)₂Nb₂O₇：Pr_a,R_b，0≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0<a≤.03，0≤b≤0.03，0≤δ≤0.1，其中，R表示稀土元素，選自La、Nd、Sm、Eu、Gd、Yb和Lu中的一種或多種。

較佳的，所述x的取值范圍為0≤x≤0.1。

較佳的，所述y的取值范圍為0≤y≤0.05。

較佳的，所述a的取值范圍為0.001≤a≤0.02。

較佳的，所述b的取值范圍為0≤b≤0.02。

較佳的，所述δ的取值范圍為0≤δ≤0.08。其中，δ表示Ca缺失量。長余輝發光材料屬于陷阱控制型發光材料，本發明提供一種方法，即通過基質組分Ca缺失的方法，在材料中形成更多的陷阱能級，從而達到延長余輝時間的目的。

本發明所述的紅色長余輝發光材料的余輝發射峰為單一尖峰，位于614nm，發射光單色性高；發光亮度是CaTiO₃：Pr³⁺的2～5倍，余輝時間為600～1800秒。

本發明所述的紅色長余輝發光材料的制備方法，包括以下工藝步驟：

(1)按元素化學計量比稱取含元素Ca、Sr、Ba、Pr、Nb和R的化合物原料，加入去離子水或無水乙醇研磨、混合均勻，于50～100℃烘箱中烘干得到混合粉料；

(2)將步驟(1)所得的混合粉料在空氣中于800～1000℃下預燒，預燒保溫時間為1～4小時；

(3)將冷卻后的預燒產物研磨混勻后，在空氣中于1200～1400℃下煅燒，煅燒保溫時間為2～5小時；

(4)將步驟(3)得到的煅燒產物冷卻后研磨成粉即得到紅色長余輝發光材料。

本發明所述步驟(1)中，含元素Ca、Sr、Ba、Pr、Nb和R的化合物原料選自Ca、Sr、Ba、Pr、Nb和R的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽。

本發明所述步驟(1)中，研磨時，去離子水或無水乙醇與原料混合物的質量比為1∶1～3∶1，研磨時間為1～10小時。

本發明的有益效果是：