專利名稱：鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域的長余輝發(fā)光材料及其制備方法，特別是一種鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
最早研究的長余輝材料是硫化物系列，傳統(tǒng)的硫化物系列長余輝發(fā)光材料經(jīng)過不斷的改進(jìn)，已形成了幾個(gè)典型產(chǎn)品，如ZnS:Cu綠色發(fā)光)，(CaSr)S:Bi(蘭色發(fā)光)，(ZnCd)S:Cu(黃橙發(fā)光)。九十年代以來，銪激活的鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料因?yàn)槠鋬?yōu)良的發(fā)光特性受到普遍關(guān)注。目前報(bào)道的鋁酸鹽發(fā)光材料有稀土銪(Eu2+)激發(fā)的CaAl2O4、SrAl2O4、Sr4Al14O25、SrAl4O7、BaAl2O4等材料，其發(fā)射光的波長在400nm-530nm，余輝時(shí)間在2000min左右。生產(chǎn)上可以實(shí)用的兩種材料是SrAl2O4:Eu，Dy、Sr4Al14O25:Eu，Dy，余輝顏色分別為黃綠色和藍(lán)綠色。但是，長余輝發(fā)光材料的應(yīng)用受到了材料本身發(fā)色單一的限制。目前的產(chǎn)品主要是黃綠色和藍(lán)綠色兩類，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足應(yīng)用上的要求。解決方案之一是將現(xiàn)有的長余輝發(fā)光材料進(jìn)行各種染色處理，即在發(fā)光粉表面包覆一層不同顏色的有機(jī)染料。當(dāng)材料受到激發(fā)后，發(fā)射的可見光通過染料層時(shí)，可以導(dǎo)致發(fā)射光顏色改變。但是，由于包覆的染料本身的特性，這些包覆發(fā)光粉在高溫場合不能使用。另外的一種解決方案是研究新型紅色長余輝發(fā)光材料。如中國專利申請?zhí)枮?2125512.1，公開號為1390913，名稱為紅色稀土長余輝磷光體，該專利公開了一種紅光發(fā)射稀土長余輝磷光體，其組成為Y2O2S:Sm，Mg，Ti。用氧化釔和硫做基質(zhì)原料，碳酸鈉做助熔劑，稀土釤離子為激發(fā)劑，鎂、鈦離子為共激發(fā)劑?；钚蕴孔鲞€原劑。太陽光或熒光燈照射后，可觀察到強(qiáng)的紅色長余輝發(fā)射。該材料具有一定的長余輝發(fā)光行為，但其發(fā)光性能與鋁酸鹽材料相差較遠(yuǎn)，有待進(jìn)一步提高，距離實(shí)際應(yīng)用尚遠(yuǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料及其制備方法，使其隨著固溶體成分的變化，發(fā)光顏色會從黃綠經(jīng)白色變到藍(lán)色，解決了該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)長期需要解決的技術(shù)難題。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料化學(xué)組成以下面的通式表示CaxSr1-xAl2O4:Eu0.01，Dy0.02其中，x＝0.1～0.9。
該材料是以兩種鋁酸鹽固溶體為基質(zhì)，以稀土離子和能在晶格中產(chǎn)生陷阱的共激發(fā)離子為激活劑的長余輝發(fā)光材料。不同組成的長余輝發(fā)光材料，具有不同的色調(diào)，其中Ca0.1Sr0.9Al2O4:Eu0.01，Dy0.02為綠色，Ca0.9Sr0.1Al2O4:Eu0.01，Dy0.02為青藍(lán)色，Ca0.5Sr0.5Al2O4:Eu0.04，Dy0.08為白色略帶藍(lán)色。
本發(fā)明發(fā)光材料摻入塑料、樹脂、油墨或者油漆中，直接制成或涂覆形成的裝飾物或標(biāo)志類上，經(jīng)日光燈或自然光照射而成為長余輝發(fā)光材料。
本發(fā)明鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料通過高溫固相法獲得，使用SrCO3，CaCO3，Al(OH)3，Eu2O3，Dy2O3，H3BO3為原料，首先將SrCO3，CaCO3，Al(OH)3，以及助熔劑H3BO3充分混合，再加入Eu2O3粉體和Dy2O3粉體混合燒成，燒結(jié)在還原氣氛中進(jìn)行，采用NH3分解氣保護(hù)，升溫前將還原氣通入反應(yīng)爐，合成完冷卻關(guān)閉還原氣，燒成后物料經(jīng)過粉碎、洗滌并過篩，即得到相應(yīng)粒度的CaxSr1-xAl2O4:Eu，Dy長余輝發(fā)光粉體。
以下對本發(fā)明方法進(jìn)一步說明，具體步驟如下(1)進(jìn)行原料配比，原料采用化學(xué)純的SrCO3，CaCO3，Al(OH)3，Eu2O3，Dy2O3，H3BO3，按其化學(xué)式中的摩爾比組分進(jìn)行配比；(2)將上述原料濕法球磨4小時(shí)，使粉料混合均勻，球磨混合時(shí)采用乙醇、丙酮這些有機(jī)溶劑作為球磨介質(zhì)，球磨后出料并烘干；(3)采用NH3分解氣(體積百分比75％H2+25％N2)保護(hù)，在1300或1350℃煅燒4個(gè)小時(shí)，升溫前將還原氣通入反應(yīng)爐，合成完冷卻到600℃關(guān)閉還原氣，燒成后物料經(jīng)過粉碎、洗滌并過篩，即得到相應(yīng)粒度的發(fā)光粉體。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，直接制成或涂覆形成的裝飾物或標(biāo)志類上，經(jīng)日光燈或自然光照射而成為發(fā)光顯示體。本發(fā)明最大的特點(diǎn)是隨著固溶體成分的變化，發(fā)光顏色會從黃綠經(jīng)白色變到藍(lán)色，解決了該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)長期需要解決的技術(shù)難題。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例，實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的陳述。
實(shí)施例1、x＝0.1，Ca0.1Sr0.9Al2O4:Eu0.01，Dy0.02長余輝發(fā)光材料。
表1Ca0.1Sr0.9Al2O4:Eu0.01，Dy0.02長余輝發(fā)光材料配比
將上述配料在乙醇介質(zhì)中研細(xì)混合均勻烘干后，裝入氧化鋁坩堝，放入高溫爐中，通入還原氣，在1350℃煅燒4小時(shí)，冷卻，再將燒成物粉碎，熱水多次洗滌，200目篩網(wǎng)過篩，制得實(shí)例材料。
該實(shí)例材料外觀呈白色。用XRD測試，表明其結(jié)構(gòu)為單斜晶系的磷石英型結(jié)構(gòu)，其相組成為SrAl2O4。經(jīng)太陽光或紫外線照射后，在暗處呈現(xiàn)出綠色余輝發(fā)光；當(dāng)光源移走后，該材料在人眼能夠分辨的發(fā)光亮度(0.32mcd/m2)以上還能夠發(fā)光6小時(shí)以上。對實(shí)例材料進(jìn)行光譜測試，它的發(fā)射波長位于510nm處，比SrAl2O4的發(fā)射峰左移了大約10nm。
實(shí)施例2、x＝0.9，Ca0.9Sr0.1Al2O4:Eu0.01，Dy0.02長余輝發(fā)光材料。
表1Ca0.9Sr0.1Al2O4:Eu0.01，Dy0.02長余輝發(fā)光材料配比
將上述配料在乙醇介質(zhì)中研細(xì)混合均勻烘干后，裝入氧化鋁坩堝，放入高溫爐中，通入還原氣，在1300℃煅燒4小時(shí)，冷卻，再將燒成物粉碎，熱水多次洗滌，200目篩網(wǎng)過篩，制得實(shí)例材料。
該實(shí)例材料外觀呈淡黃色。用XRD測試，表明其結(jié)構(gòu)為單斜晶系的磷石英型結(jié)構(gòu)，其相組成為CaAl2O4。經(jīng)太陽光或紫外線照射后，在暗處呈現(xiàn)出青藍(lán)色余輝發(fā)光；當(dāng)光源移走后，該材料在人眼能夠分辨的發(fā)光亮度(0.32mcd/m2)以上還能夠發(fā)光10小時(shí)以上。對實(shí)例材料進(jìn)行光譜測試，它的發(fā)射波長位于450nm處。比CaAl2O4的發(fā)射峰右移了大約10nm。
實(shí)施例3、x＝0.5，Ca0.5Sr0.5Al2O4:Eu0.01，Dy0.02長余輝發(fā)光材料。
表1Ca0.5Sr0.5Al2O4:Eu0.01，Dy0.02長余輝發(fā)光材料配比
將上述配料在乙醇介質(zhì)中研細(xì)混合均勻烘干后，裝入氧化鋁坩堝，放入高溫爐中，通入還原氣，在1350℃煅燒4小時(shí)，冷卻，再將燒成物粉碎，熱水多次洗滌，200目篩網(wǎng)過篩，制得實(shí)例材料。
該實(shí)例材料外觀呈淡綠色。用XRD測試，表明其結(jié)構(gòu)為多相混合體，其相組成為Sr4Al14O25，SrAl2O4，CaAl2O4。經(jīng)太陽光或紫外線照射后，在暗處呈現(xiàn)出白色略帶藍(lán)色余輝發(fā)光；當(dāng)光源移走后，該材料在人眼能夠分辨的發(fā)光亮度(0.32mcd/m2)以上還能夠發(fā)光10小時(shí)以上。對實(shí)例材料進(jìn)行光譜測試，它的發(fā)射波長位于470nm和510nm處。
權(quán)利要求
1.一種鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料，其特征在于，化學(xué)式為CaxSr1-xAl2O4Eu0.01，Dy0.02，其中，x＝0.1～0.9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料，其特征是，摻入塑料、樹脂、油墨或者油漆中，直接制成或涂覆形成的裝飾物或標(biāo)志類上，經(jīng)日光燈或自然光照射而成為長余輝發(fā)光材料。
3.一種鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，通過高溫固相法獲得，使用SrCO3，CaCO3，Al(OH)3，Eu2O3，Dy2O3，H3BO3為原料，首先將SrCO3，CaCO3，Al(OH)3，以及助熔劑H3BO3充分混合，再加入Eu2O3粉體和Dy2O3粉體混合燒成，燒結(jié)在還原氣氛中進(jìn)行，升溫前將還原氣通入反應(yīng)爐，合成完冷卻關(guān)閉還原氣，燒成后物料經(jīng)過粉碎、洗滌并過篩，即得到相應(yīng)粒度的CaxSr1-xAl2O4Eu，Dy長余輝發(fā)光粉體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征是，以下對本發(fā)明方法作進(jìn)一步限定，具體步驟如下(1)進(jìn)行原料配比，原料采用化學(xué)純的SrCO3，CaCO3，Al(OH)3，Eu2O3，Dy2O3，H3BO3，按其化學(xué)式中的摩爾比組分進(jìn)行配比；(2)將上述原料濕法球磨4小時(shí)，使粉料混合均勻，球磨混合時(shí)采用乙醇、丙酮這些有機(jī)溶劑作為球磨介質(zhì)，球磨后出料并烘干；(3)采用NH3分解氣保護(hù)，NH3分解氣為體積百分比75％H2+25％N2，在1300或1350℃煅燒4個(gè)小時(shí)，升溫前將還原氣通入反應(yīng)爐，合成完冷卻到600℃關(guān)閉還原氣，燒成后物料經(jīng)過粉碎、洗滌并過篩，即得到相應(yīng)粒度的發(fā)光粉體。
全文摘要
一種鋁酸鹽固溶體長余輝發(fā)光材料及其制備方法，用于發(fā)光材料領(lǐng)域。材料化學(xué)式為Ca
文檔編號C09K11/80GK1563272SQ20041001753
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者常程康, 王璐, 毛大立 申請人:上海交通大學(xué)