[發(fā)明專利]一種二價銪摻雜的α-sialon基長余輝發(fā)光材料及制備方法

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• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110655920A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉泉林;王飛熊;郭競澤;張世有
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;C09K11/80
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明涉及一種二價銪摻雜的α?sialon基長余輝發(fā)光材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料領(lǐng)域。材料以二價Eu離子為發(fā)光離子，Li、Mg、Ca、Sr、Y、Lu、Gd和Si、Al、N、O構(gòu)成基質(zhì)晶格，通過不同陽離子及陽離子摻雜量來調(diào)制能帶的寬度，氮缺陷和氧缺陷作為缺陷中心俘獲電子，Eu²⁺做為發(fā)光中心；該材料為結(jié)晶質(zhì)物質(zhì)，具有α?sialon型晶體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)為三方晶系，空間群為P31c。通過材料組分的改變，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長和余輝時間的可控調(diào)節(jié)。該長余輝材料可被紫外光有效激發(fā)，激發(fā)波長范圍為250nm～550nm；通過成分調(diào)控，可以發(fā)射黃光、橙黃光，發(fā)射波長范圍為560nm～610nm。通過調(diào)節(jié)陷阱深度與數(shù)量，可以得到秒(s)到小時(h)量級的余輝時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，涉及一種基質(zhì)可調(diào)型的長余輝發(fā)光材料，具體涉及經(jīng)紫外光照射后，可發(fā)出持續(xù)可見的黃色至橙紅色余輝的長余輝發(fā)光材料。

背景技術(shù)

長余輝發(fā)光材料是一種光致發(fā)光材料，又被稱之為蓄光型發(fā)光材料，經(jīng)日光和紫外線等光源的短時間照射后，將一部分光能儲存在陷阱中，停止光源繼續(xù)照射后，能在很長一段時間內(nèi)持續(xù)緩慢地以可見光的形式釋放這部分能量。長余輝發(fā)光材料的用途十分廣泛，可用于發(fā)光涂料、發(fā)光消防安全標(biāo)志物、發(fā)光油墨、信息防偽、標(biāo)識指示、低度照明，還可以應(yīng)用于光電信息領(lǐng)域(高能粒子和缺陷損傷探測器，三維信息存儲等)。傳統(tǒng)的長余輝材料主要有硫化鋅和硫化鈣熒光體，但由于其本身化學(xué)穩(wěn)定性的缺點(diǎn)，已經(jīng)逐漸淡出歷史舞臺。自20世紀(jì)90年代以來，Eu²⁺摻雜的鋁酸鹽體系和硅酸鹽體系成為長余輝發(fā)光材料的主體，這兩類長余輝發(fā)光材料在發(fā)光亮度、余輝時間、化學(xué)穩(wěn)定性方面都優(yōu)于傳統(tǒng)硫化物體系的長余輝材料。這兩類長余輝發(fā)光材料的發(fā)光顏色一般為綠色、藍(lán)色、藍(lán)綠色。但Eu²⁺鋁酸鹽體系和硅酸鹽體系長余輝發(fā)光材料中只有少量的發(fā)黃光和紅光的長余輝材料，其波長范圍在可見光區(qū)的短波區(qū)域，且其耐水性差、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，難以滿足實(shí)際需要，長波區(qū)域的黃光、紅光等十分稀缺，這部分區(qū)域在弱光照明和應(yīng)急指示中具有比藍(lán)、綠色短波長余輝材料更廣闊的應(yīng)用前景。除此之外， Sialon體系是一種已知的很好的基質(zhì)，能摻雜二價或三價金屬陽離子，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，基質(zhì)本身具有無毒、無污染，基質(zhì)吸收波長位于紫外到可見波段等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對當(dāng)前長余輝材料的不足，本發(fā)明提供一種通過高溫固相法合成黃色至橙黃色長余輝發(fā)光材料，其物理化學(xué)穩(wěn)定性高，余輝時間長；該材料在紫外輻照 10min后，移除激發(fā)源，實(shí)現(xiàn)黃色至橙黃色長余輝發(fā)光，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種二價銪摻雜的α-sialon基長余輝發(fā)光材料，以二價Eu離子為發(fā)光離子， Li、Mg、Ca、Sr、Y、Lu、Gd和Si、Al、N、O構(gòu)成基質(zhì)晶格，通過不同陽離子及陽離子摻雜量來調(diào)制能帶的寬度，氮缺陷和氧缺陷作為缺陷中心俘獲電子， Eu²⁺做為發(fā)光中心；該材料的化學(xué)式為：

M_xEu_ySi_12-(m+n)Al_m+nO_nN_16-n,

其中，M為Li、Mg、Ca、Sr、Y、Lu和Gd中一種及一種以上元素,

M與Eu的平均化合價，0.3≤x+y≤1.8，0≤y≤0.7，0.5≤m≤4.0，0≤n≤ 2.5，x+y＝m(其中m與Eu的平均化合價)。

進(jìn)一步地，所述長余輝發(fā)光材料為結(jié)晶質(zhì)物質(zhì)，具有α-sialon型晶體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)為三方晶系，空間群為P31c。

進(jìn)一步地，所述長余輝發(fā)光材料可被紫外光有效激發(fā)，激發(fā)波長范圍為250 nm～550nm；通過成分調(diào)控，可以發(fā)射黃光、橙紅光，發(fā)射波長范圍為560nm ～610nm；通過調(diào)節(jié)氮缺陷和氧缺陷的濃度和深度與數(shù)量，可以得到秒(s)到小時 (h)量級的余輝時間。