專利名稱：復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)余輝材料，特別是一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，本發(fā)明還涉及該長(zhǎng)余輝材料的制備方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)余輝材料是一種光致儲(chǔ)能功能材料，其主要用途是弱光環(huán)境下的指示照明，如可用于緊急出口標(biāo)志、消防通道、器具標(biāo)志、建筑裝飾和工藝美術(shù)等領(lǐng)域。近年來，又逐漸拓展到信息存儲(chǔ)、高能射線探測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)有可見光區(qū)的長(zhǎng)余輝材料主要分為藍(lán)色、黃綠色和紅色發(fā)光材料，其中藍(lán)色和黃綠色材料的發(fā)光亮度和余輝時(shí)間等發(fā)光性能已達(dá)到實(shí)用的要求；但紅色長(zhǎng)余輝材料一直處于研發(fā)階段，尚未達(dá)到實(shí)用水平。目前主要有如下幾種基 質(zhì)的紅色長(zhǎng)余輝材料硫化物、硫氧化物、鈦酸鹽、硅酸鹽以及鋁酸鹽等。常用的制備方法有高溫固相合成法、溶膠-凝膠法以及微波合成法等，其中以高溫固相合成法最為常用。在硫化物體系中，CaS : Eu2+，M是目前研究最多的一種紅色長(zhǎng)余輝材料，其中Eu2+為激活劑，M為共激活劑。在CaS系列的基礎(chǔ)上，通過改變基質(zhì)組成，可獲得(Ca，Sr)S、(Ca,Mg) S等體系的長(zhǎng)余輝材料。這類材料的缺點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性差、易潮解，現(xiàn)已基本被淘汰。硫氧化物體系中Y2O2S : Eu3+最先被研究，此后基質(zhì)材料逐步拓展到(Y，Gd)202S、Gd202S以及La2O2S等。該材料的余輝亮度已接近實(shí)際應(yīng)用的要求，但其原料的選擇、硫粉的添加形式、焙燒溫度以及樣品的后處理等制備工藝條件仍需完善；特別是其原材料成本較高，阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。鈦酸鹽體系中CaTiO3 : Pr3+紅色長(zhǎng)余輝材料是研究的熱點(diǎn)，CaTiO3基質(zhì)化學(xué)性能穩(wěn)定、耐候性好、發(fā)光顏色純正。但這一體系最大缺點(diǎn)是發(fā)光亮度不夠，且余輝時(shí)間未達(dá)應(yīng)用要求，在可見光區(qū)的激發(fā)強(qiáng)度也有待提高。硅酸鹽體系中有CdSiO3 : Sm3+和MgSiO3Mn2+，Eu2+，Dy3+等紅色長(zhǎng)余輝材料，它們具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，但缺點(diǎn)是余輝時(shí)間短、亮度低，不滿足實(shí)用要求。鋁酸鹽體系中Sr3Al2O6 : Eu2+，Dy3+為紅色長(zhǎng)余輝材料，其發(fā)光亮度和余輝時(shí)間均不夠，抗水性也差?？傮w來說，現(xiàn)有的紅色長(zhǎng)余輝材料各有優(yōu)缺點(diǎn)，但均未完全達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，需要進(jìn)一步研究或開發(fā)新的基質(zhì)材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供了前述長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的一種制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特點(diǎn)是該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下=SrCO3 +Sr(OH)2:
Eu2+。本發(fā)明所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的O. 01mol% I. 5mol% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱，退火溫度為1100 1350°C，維持此溫度3 4小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。本發(fā)明所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法技術(shù)方案中退火溫度優(yōu)選為 1200 1300°C。本發(fā)明所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法技術(shù)方案中退火溫度進(jìn)一步優(yōu)選為1250°C。本發(fā)明所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法技術(shù)方案中銪離子的摻雜量?jī)?yōu)選為碳酸鍶SrCO3的O. 05mol% O. 5mol%。本發(fā)明所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法技術(shù)方案中加熱時(shí)，優(yōu)選采用大舟套小舟的方法，將混合均勻的原料放入小舟中，加蓋后再在其周圍放入木炭，大舟加蓋后放入加熱爐中進(jìn)行加熱。 本發(fā)明采用高溫固相法在炭還原氣氛中制備出了摻銪的碳酸鍶和氫氧化鍶復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝材料，簡(jiǎn)記為SrCO3 +Sr(OH)2: Eu2+。該材料為粉末狀，可以被可見光激發(fā)，發(fā)射中心波長(zhǎng)為613. 5nm的紅光。經(jīng)試驗(yàn)，在15 W飛利浦節(jié)能燈下照射5分鐘后，暗室中肉眼可見時(shí)間達(dá)I小時(shí)。制備時(shí)，原料可以在研磨缽中混合均勻，也可以利用磁力攪拌或球磨機(jī)進(jìn)行混合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)效果如下
I、本發(fā)明方法用高溫固相法制備發(fā)光粉末，該制備工藝簡(jiǎn)單，操作容易，實(shí)用性強(qiáng)。2、本發(fā)明方法所得發(fā)光粉末的激發(fā)波長(zhǎng)為385 585nm,可以被可見光有效激發(fā)，發(fā)光粉末的中心發(fā)射波長(zhǎng)為613. 5nm，為典型的紅色長(zhǎng)余輝材料，極具有實(shí)用價(jià)值。3、本發(fā)明方法所得發(fā)光粉末的余輝時(shí)間達(dá)I小時(shí)，性能較好，有進(jìn)一步開發(fā)利用的價(jià)值。


圖I為本發(fā)明復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料樣品的XRD圖譜；
圖2為本發(fā)明復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料樣品的激發(fā)光譜 圖3為本發(fā)明復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料樣品的發(fā)射光譜 圖4為本發(fā)明復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料樣品的余輝衰減曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利的限制。實(shí)施例1，一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。其制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的O. 01mol% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱，退火溫度為1100°C，維持此溫度3小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。實(shí)施例2，一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。
其制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的I. 5mol% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱，退火溫度為1350°C，維持此溫度4小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。實(shí)施例3，一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。其制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的O. 05mol% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱；加熱時(shí)，采用大舟套小舟的方法，將混合均勻的原料放入小舟中，加蓋后再在其周圍放入木炭，大舟加蓋后放入加熱爐中進(jìn)行加熱；退火溫度為1200°C，維持此溫度3小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。實(shí)施例4，一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。其制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的I. Omo 1% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱；加熱時(shí)，采用大舟套小舟的方法，將混合均勻的原料放入小舟中，加蓋后再在其周圍放入木炭，大舟加蓋后放入加熱爐中進(jìn)行加熱；退火溫度為1300°C，維持此溫度3小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。
實(shí)施例5,—種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,該材料為粉末狀,其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。其制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的O. 5mol% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱；加熱時(shí)，采用大舟套小舟的方法，將混合均勻的原料放入小舟中，加蓋后再在其周圍放入木炭，大舟加蓋后放入加熱爐中進(jìn)行加熱；退火溫度為1250°C，維持此溫度3小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。取制得的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料做相關(guān)的測(cè)試曲線。用Rigaku D / max-Ultima III型X射線衍射儀(XRD)分析樣品的結(jié)晶形態(tài)。圖I為樣品的XRD圖譜，其結(jié)構(gòu)由SrCO3和Sr(OH)2兩相組成，并未出現(xiàn)Eu2O3相或與銪離子有關(guān)的其它相，說明Eu2+已經(jīng)完全占據(jù)Sr2+的格位。其它退火溫度不同的樣品的XRD圖與該樣品類似，只是SrCO3和Sr(OH)2兩相主峰強(qiáng)度之比不同。因此，可以確定所得樣品為包含SrCO3和Sr(OH)2兩相的復(fù)合材料。利用WFY - 28型熒光分光光度計(jì)測(cè)試樣品的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。圖2為樣品的激發(fā)光譜，為385 585nm的寬帶譜，峰值為472nm ( λ em = 613. 5nm )，對(duì)應(yīng)于Eu2+在4f7 — 405(11的特征激發(fā)。未發(fā)現(xiàn)Eu3+的特征激發(fā)，說明Eu3+已經(jīng)被完全還原成Eu2+。圖3為樣品的發(fā)射光譜，是550 700nm的寬帶譜，峰值為613. 5nm ( λ ex = 472nm )，對(duì)應(yīng)于Eu2+的4:^5(11 — 4f7的躍遷。未發(fā)現(xiàn)Eu3+的特征發(fā)射。利用FJ-427A1型微機(jī)熱釋光劑量?jī)x測(cè)試樣品的余輝衰減曲線。圖4為樣品的余輝衰減曲線，其測(cè)試條件為激發(fā)光源飛利浦節(jié)能燈；型號(hào)JH06L ;光源參數(shù)YPZ220V/15 · S · RR,220V 50Hz 15ff,6400K 120mA λ 0. 5 ；
照射時(shí)間20min。樣品離開光源33sec后開始測(cè)量。從圖4可以看出，衰減曲線分快衰減和慢衰減兩部 分。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特征在于該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。
2.一種如權(quán)利要求I所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，其步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸銀SrCOj^ O. 01mol% I. 5mol% ;原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱,退火溫度為1100 1350°C，維持此溫度3 4小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，退火溫度為1200 1300°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，退火溫度為1250°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的O. 05mol% O. 5mol%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，加熱時(shí)，采用大舟套小舟的方法，將混合均勻的原料放入小舟中，加蓋后再在其周圍放入木炭，大舟加蓋后放入加熱爐中進(jìn)行加熱。
全文摘要
一種復(fù)合基質(zhì)紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特征在于該材料為粉末狀，其結(jié)構(gòu)式如下SrCO3+Sr(OH)2:Eu2+。其制備方法步驟如下以分析純的碳酸鍶SrCO3和氧化銪Eu2O3為制備原料，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的0.01mol%～1.5mol%；原料混合均勻后置于加熱爐在炭還原氣氛中加熱，退火溫度為1100～1350℃，維持此溫度3～4小時(shí)后，隨爐冷卻，即得。發(fā)明方法用高溫固相法制備發(fā)光粉末，該制備工藝簡(jiǎn)單，操作容易，實(shí)用性強(qiáng)。所得發(fā)光粉末的激發(fā)波長(zhǎng)為385～585nm，可以被可見光有效激發(fā)，發(fā)光粉末的中心發(fā)射波長(zhǎng)為613.5nm，為典型的紅色長(zhǎng)余輝材料，極具有實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C09K11/65GK102876326SQ201210408940
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者盧佃清, 徐超 申請(qǐng)人:淮海工學(xué)院