[發明專利]一種高亮度且顏色可調的機械發光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710837752.7
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107760304A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 王趙鋒;杜宜德;王福
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 周瑞華

技術領域

本發明涉及一種高亮度且顏色可調的機械發光材料及其制備方法，具體涉及一種可在機械力作用下產生高亮度、多色化發光的材料及其制備方法。

背景技術

機械發光是指材料在受到研磨、擠壓、沖擊、摩擦等機械刺激時所引起的光發射現象。機械發光材料在力學傳感、工程與生物結構損傷探測、應力記錄與內應力檢測、風能利用等方面具有很大的應用價值，其研究近年來受到廣泛關注（參見：C.-N. Xu, T. Watanabe, M. Akiyama and X.-G. Zheng, Applied Physics Letters, 1999, 74, 2414; D. Peng, B. Chen and F. Wang, ChemPlusChem, 2015, 80, 1209-1215）。

目前已報道的機械發光材料包括有機和無機兩大類，其中，有機體系機械發光材料合成過程復雜、發光不穩定，且該類材料的機械發光均伴隨著大尺寸晶體的表/界面斷裂與結構坍塌，因而其機械發光過程不可逆，難以實現有效利用。目前已開發的無機體系機械發光材料雖然合成過程較為簡便，但仍然存在著材料種類單一、發光顏色單調、發光強度低等問題。因此，迫切需要開發出高亮度且發光顏色豐富的無機體系機械發光材料。

發明內容

本發明的目的是為了解決現階段無機體系機械發光材料種類單一、發光顏色單調、發光強度低的問題，提供一種高亮度且顏色可調諧的無機機械發光材料及其制備方法。

一種高亮度且顏色可調的機械發光材料，其特征在于該發光材料用A_1-xLn_xBAl₃O₇表示，其中A代表元素Ca或Sr，B代表元素La或Y，Ln代表Ce、Tb、Dy、Pr以及Eu中的一種，x的取值范圍為0≤x≤0.01。

本發明所述的發光材料為粉體材料，在摩擦力、壓力或沖擊力的作用下可以產生明亮的機械發光，通過調節其化學組成可以獲得豐富的發光顏色。

一種高亮度且顏色可調的機械發光材料的制備方法，其特征在于該方法依次步驟為：

1）以A_1-xLn_xBAl₃O₇表示，其中A代表元素Ca或Sr，B代表元素La或Y，Ln代表Ce、Tb、Dy、Pr以及Eu中的一種，x的取值范圍為0≤x≤0.01，按照A元素的碳酸鹽，B元素、Ln元素以及Al元素的氧化物為原料，按照化學計量比稱取后，進行充分研磨，獲得混合物樣品；

2）將步驟1中的混合物樣品置于高溫管式爐中，在氫氣與氮氣混合還原氣氛中進行煅燒，待反應完全后冷卻至室溫，經研磨得到機械發光粉體材料。

上述步驟2）中氫氣與氮氣的體積比為1:8-10。

上述步驟2）中的煅燒溫度為1500-1700℃，煅燒時間為3-5小時。

本發明的發光材料在摩擦力、壓力或沖擊力的作用下可以產生明亮的機械發光，并且通過改變材料的化學組成可以實現機械發光顏色的調控，解決了現階段無機體系機械發光材料種類單一、發光顏色單調、發光強度低等問題。

本發明所述的機械發光材料A_1-xLn_xBAl₃O₇, 其發光性能在于：

1）制備的A_1-xLn_xBAl₃O₇（A=Sr、Ca; B=La、Y;Ln= Ce、Tb、Dy、Pr、Eu; x=0）材料在摩擦力、壓力或沖擊力作用下表現出明亮的藍色發光；

2）制備的A_1-xLn_xBAl₃O₇（A=Sr、Ca; B=La、Y;Ln= Ce、Tb、Dy、Pr、Eu; x=0.01）材料在摩擦力、壓力或沖擊力作用下表現出明亮的藍色、綠色、紅色或白色發光。

附圖說明