專利名稱：復合基質紅色長余輝發光材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種長余輝材料，特別是一種復合基質紅色長余輝發光材料，本發明還涉及該長余輝材料的制備方法。
背景技術：
長余輝材料是一種光致儲能功能材料，其主要用途是弱光環境下的指示照明，如可用于緊急出口標志、消防通道、器具標志、建筑裝飾和工藝美術等領域。近年來，又逐漸拓展到信息存儲、高能射線探測等應用領域。現有可見光區的長余輝材料主要分為藍色、黃綠色和紅色發光材料，其中藍色和黃綠色材料的發光亮度和余輝時間等發光性能已達到實用的要求；但紅色長余輝材料一直處于研發階段，尚未達到實用水平。目前主要有如下幾種基 質的紅色長余輝材料硫化物、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余輝材料，其中Eu2+為激活劑，M為共激活劑。在CaS系列的基礎上，通過改變基質組成，可獲得(Ca，Sr)S、(Ca,Mg) S等體系的長余輝材料。這類材料的缺點是化學穩定性差、易潮解，現已基本被淘汰。硫氧化物體系中Y2O2S : Eu3+最先被研究，此后基質材料逐步拓展到(Y，Gd)202S、Gd202S以及La2O2S等。該材料的余輝亮度已接近實際應用的要求，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，阻礙了其進一步應用。鈦酸鹽體系中CaTiO3 : Pr3+紅色長余輝材料是研究的熱點，CaTiO3基質化學性能穩定、耐候性好、發光顏色純正。但這一體系最大缺點是發光亮度不夠，且余輝時間未達應用要求，在可見光區的激發強度也有待提高。硅酸鹽體系中有CdSiO3 : Sm3+和MgSiO3Mn2+，Eu2+，Dy3+等紅色長余輝材料，它們具有良好的化學穩定性和熱穩定性，但缺點是余輝時間短、亮度低，不滿足實用要求。鋁酸鹽體系中Sr3Al2O6 : Eu2+，Dy3+為紅色長余輝材料，其發光亮度和余輝時間均不夠，抗水性也差。總體來說，現有的紅色長余輝材料各有優缺點，但均未完全達到實際應用的要求，需要進一步研究或開發新的基質材料。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種新的復合基質紅色長余輝發光材料。本發明所要解決的另一個技術問題是提供了前述長余輝發光材料的一種制備方法。本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種復合基質紅色長余輝發光材料，其特點是該材料為粉末狀，其結構式如下=SrCO3 +Sr(OH)2:
Eu2+。本發明所述的復合基質紅色長余輝發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小時后，隨爐冷卻，即得。本發明所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法技術方案中退火溫度優選為 1200 1300°C。本發明所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法技術方案中退火溫度進一步優選為1250°C。本發明所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法技術方案中銪離子的摻雜量優選為碳酸鍶SrCO3的O. 05mol% O. 5mol%。本發明所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法技術方案中加熱時，優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行加熱。 本發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合基質紅色長余輝材料，簡記為SrCO3 +Sr(OH)2: Eu2+。該材料為粉末狀，可以被可見光激發，發射中心波長為613. 5nm的紅光。經試驗，在15 W飛利浦節能燈下照射5分鐘后，暗室中肉眼可見時間達I小時。制備時，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進行混合。與現有技術相比，本發明的優點及技術效果如下
I、本發明方法用高溫固相法制備發光粉末，該制備工藝簡單，操作容易，實用性強。2、本發明方法所得發光粉末的激發波長為385 585nm,可以被可見光有效激發，發光粉末的中心發射波長為613. 5nm，為典型的紅色長余輝材料，極具有實用價值。3、本發明方法所得發光粉末的余輝時間達I小時，性能較好，有進一步開發利用的價值。
圖I為本發明復合基質紅色長余輝發光材料樣品的XRD圖譜；
圖2為本發明復合基質紅色長余輝發光材料樣品的激發光譜 圖3為本發明復合基質紅色長余輝發光材料樣品的發射光譜 圖4為本發明復合基質紅色長余輝發光材料樣品的余輝衰減曲線圖。
具體實施例方式以下進一步對本發明技術方案進行描述，以使本領域技術人員可以進一步地理解本發明，而不構成對本發明權利的限制。實施例1，一種復合基質紅色長余輝發光材料，該材料為粉末狀，其結構式如下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小時后，隨爐冷卻，即得。實施例2，一種復合基質紅色長余輝發光材料，該材料為粉末狀，其結構式如下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小時后，隨爐冷卻，即得。實施例3，一種復合基質紅色長余輝發光材料，該材料為粉末狀，其結構式如下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，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行加熱；退火溫度為1200°C，維持此溫度3小時后，隨爐冷卻，即得。實施例4，一種復合基質紅色長余輝發光材料，該材料為粉末狀，其結構式如下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，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行加熱；退火溫度為1300°C，維持此溫度3小時后，隨爐冷卻，即得。
實施例5,—種復合基質紅色長余輝發光材料,該材料為粉末狀,其結構式如下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，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行加熱；退火溫度為1250°C，維持此溫度3小時后，隨爐冷卻，即得。取制得的復合基質紅色長余輝發光材料做相關的測試曲線。用Rigaku D / max-Ultima III型X射線衍射儀(XRD)分析樣品的結晶形態。圖I為樣品的XRD圖譜，其結構由SrCO3和Sr(OH)2兩相組成，并未出現Eu2O3相或與銪離子有關的其它相，說明Eu2+已經完全占據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)2兩相的復合材料。利用WFY - 28型熒光分光光度計測試樣品的激發光譜和發射光譜。圖2為樣品的激發光譜，為385 585nm的寬帶譜，峰值為472nm ( λ em = 613. 5nm )，對應于Eu2+在4f7 — 405(11的特征激發。未發現Eu3+的特征激發，說明Eu3+已經被完全還原成Eu2+。圖3為樣品的發射光譜，是550 700nm的寬帶譜，峰值為613. 5nm ( λ ex = 472nm )，對應于Eu2+的4:^5(11 — 4f7的躍遷。未發現Eu3+的特征發射。利用FJ-427A1型微機熱釋光劑量儀測試樣品的余輝衰減曲線。圖4為樣品的余輝衰減曲線，其測試條件為激發光源飛利浦節能燈；型號JH06L ;光源參數YPZ220V/15 · S · RR,220V 50Hz 15ff,6400K 120mA λ 0. 5 ；
照射時間20min。樣品離開光源33sec后開始測量。從圖4可以看出，衰減曲線分快衰減和慢衰減兩部 分。
權利要求
1.一種復合基質紅色長余輝發光材料，其特征在于該材料為粉末狀，其結構式如下SrCO3 +Sr (OH) 2: Eu2+。
2.一種如權利要求I所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法，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小時后，隨爐冷卻，即得。
3.根據權利要求2所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于，退火溫度為1200 1300°C。
4.根據權利要求2所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于，退火溫度為1250°C。
5.根據權利要求2所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于，銪離子的摻雜量為碳酸鍶SrCO3的O. 05mol% O. 5mol%。
6.根據權利要求2所述的復合基質紅色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于，加熱時，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行加熱。
全文摘要
一種復合基質紅色長余輝發光材料，其特征在于該材料為粉末狀，其結構式如下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小時后，隨爐冷卻，即得。發明方法用高溫固相法制備發光粉末，該制備工藝簡單，操作容易，實用性強。所得發光粉末的激發波長為385～585nm，可以被可見光有效激發，發光粉末的中心發射波長為613.5nm，為典型的紅色長余輝材料，極具有實用價值。
文檔編號C09K11/65GK102876326SQ201210408940
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者盧佃清, 徐超 申請人:淮海工學院