專利名稱：一種鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長余輝熒光粉技術(shù)，具體涉及一種在紫外光及可見光激發(fā)下具有寬帶可見及近紅外長余輝發(fā)光的熒光粉體材料。
背景技術(shù)：
長余輝材料是一種具有很高應(yīng)用價值的發(fā)光材料。該材料在日光照射后，可以長時間持續(xù)發(fā)光，從而提供在夜視或者無照明條件下的指示和標(biāo)志作用。可見波段的長余輝材料主要在民用領(lǐng)域提供指示作用，而近紅外波段的長余輝則在軍工夜視領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價值。目前的長余輝發(fā)光材料的長余輝發(fā)光波段主要集中可見區(qū)域，以稀土離子作為主要的光激活離子，例如Eu2+激活的鋁酸鍶長余輝綠色發(fā)光材料、Eu2+激活的硅鋁酸鹽系列長余輝發(fā)光材料(徐敘瑢，蘇勉曾，發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年第一版)。一些稀土離子摻雜的長余輝材料，通過稀土離子之間的能量傳遞的方式，也可以實(shí)現(xiàn)紫外光激發(fā)下的近紅外波段的長余輝發(fā)光(Naiyin Yu, Feng Liu, Xufan Li, and Zhengwei Pan,Near infrared long-persistent phosphorescence in SrAl2O4:Eu2+，Dy3+，Er3+ phosphorsbased on persistent energy transfer. AppI. Phys. Lett. 95，231110 (2009))。而一些過渡金屬離子摻雜材料也具有長余輝近紅外發(fā)光特性，例如Cr3+摻雜的。但目前的過渡金屬離子長余輝材料難以兼具可見長余輝和近紅外長余輝；另外過渡金屬離子的發(fā)光和長余輝特性對晶格特性要求較高，只能在一些特殊的，并且以稀土、氧化鎵以及氧化鍺等稀貴原料為基質(zhì)材料中才能實(shí)現(xiàn)。例如，La3Ga5GeO14ICr3+, Zn2+, LiGa5O8 = Cr3+等(聞武釗,超長長余輝材料及其發(fā)光機(jī)理的研究和探索，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士論文，2010年)，雖然稀土離子激活材料的長余輝可見發(fā)光效果較好，并可以通過不同離子間的持續(xù)能量傳遞實(shí)現(xiàn)近長余輝，但離子間的能量傳遞效率相對較低，因此通過上述方式獲得的近紅外發(fā)光效率偏低和余輝時間相對較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有長余輝熒光材料難以兼具可見和近紅外波段發(fā)射以及發(fā)光效率偏低等不足之處，提供一種Bi離子激活的硅鋁酸鹽可見及近紅外長余輝發(fā)光材料及其制備方法，該材料采用Bi離子作為單一的發(fā)光激活離子，對紫外光和可見光具有高效響應(yīng)特性，在紫外光可以同時實(shí)現(xiàn)黃綠色色寬帶長余輝發(fā)光以及近紅外波段的長余輝發(fā)光，而在可見光及近紅外光照射下也可以得到寬帶近紅外熒光。本發(fā)明的目的在于是提供一種鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料，由化學(xué)組成式為 A2_x_yAl2BixReySi07 的組分組成，其中 x=0. 001 0. 1，y=0. 001 0. I ；Re 為 Yb、Gd、Tm、Y、Dy、Nd、Ho、Lu、Er中的任意一種或者幾種；A為Ca、Sr、Ba中的任意一種或者幾種。本發(fā)明的另一個目的是提供一種鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料的制備方法，經(jīng)過下列各步驟(1)按A離子Al離子Bi離子Re離子Si離子的摩爾比=2_x_y 2 x y 1，稱取AO或ACO3、稱取Al2O3或Al (OH3)、以及Bi2O3' Re203、SiO2,并將上述物料混合均勻，其中 x=0. 001 0. 1，y=0. 001 0. I ；Re 為 Yb、Gd、Tm、Y、Dy、Nd、Ho、Lu、Er 中的任意一種或者幾種；A為Ca、Sr、Ba中的任意一種或者幾種；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中通入還原氣氛或者裝入碳粉，然后升溫至1200 1500°C，再保溫I 5小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為A2_x_yAl2BixReySi07的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。
所述步驟(2)中的還原氣氛為CO或者H2+N2。本發(fā)明與現(xiàn)有的近紅外長余輝熒光粉體材料相比，具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料在紫外光激發(fā)下，能夠得到寬波段可見和近紅外長余輝熒光，在可見光激發(fā)下也能夠得到寬帶近紅外熒光，同時兼具可見和近紅外長余輝發(fā)光，無需通過能量傳遞實(shí)現(xiàn)近紅外發(fā)光，且制備方法簡單、原材料成本低；該材料有望作為新型長余輝材料得到應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I
(1)按Ca離子Al離子Bi離子Dy離子Si離子的摩爾比=1.998 2 0. 001 0.001 1，稱取0&031203、81203、07203、5102，并將上述物料混合均勻;
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中通入還原氣氛H2+N2，然后升溫至12000C，再保溫5小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為Cau98Al2BiacicilDyacitllSiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例2
(1)按Sr離子Al離子Bi離子Er離子Si離子的摩爾比=1.98 2 0. 01 0. 01 1，稱取 SrCO3> Al (OH3)、Bi2O3' Er2O3' SiO2,并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛通入還原氣氛H2+N2，然后升溫至1250°C，再保溫4小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為SiY98Al2BiacilEracilSiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例3
(1)按Ba離子Al離子Bi離子Nd離子Si離子的摩爾比=1.9 2 0. 05 0. 05 1，稱取 BaC03、Al (OH3)、Bi203、Nd2O3> SiO2,并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中通入還原氣氛CO，然后升溫至1300°C，再保溫3小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為BauAl2Biatl5Ndatl5SiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例4
(1)按(Ca離子+Ba離子)Al離子Bi離子Tm離子Si離子的摩爾比=1.8
2 0. I 0. I 1，稱取0&0)3、8&0、六1203、81203、1'111203、5102，并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中裝入碳粉，然后升溫至1400°C，再保溫2小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為CaBaa8Al2BiaiTmaiSiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例5 (1)按(Ca離子+Sr離子)Al離子Bi離子Yb離子Si離子的摩爾比=1.8
2 0. I 0. I 1，稱 CaCO3, SrC03、Al203、Bi203、Yb203、Si02，并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中裝入碳粉，然后升溫至150(TC，再保溫I小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為CaSra8Al2BiaiYbaiSiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例6
(1)按(Sr離子+Ba離子)Al離子Bi離子Lu離子Si離子的摩爾比=1.8
2 0. I 0. I 1，稱取0&0)3、5“03、六1203、81203、1^203、5102，并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中裝入碳粉，然后升溫至1400°C，再保溫2小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為SrBaa8Al2BiaiLuaiSiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例7
(1)按(Sr離子+Ba離子)Al離子Bi離子Ho離子Si離子的摩爾比=1.9
2 0.03 0.07 1，稱取0&0)3、5冗03、六1(0113)、81203、110203、5102，并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中通入還原氣氛CO，然后升溫至1400°C，再保溫2小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為Sra8BauAl2Biaci3H0atl7SiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。實(shí)施例8
(1)按(Ca離子+Sr離子+Ba離子)Al離子Bi離子(Gd離子+Y離子)Si離子的摩爾比=(0. 6+0. 8+0. 4) 2 0. I (0. 07+0. 03) 1，稱取 CaC03、SrC03、BaC03、Al2O3' Bi2O3' Gd2O3> Y2O3> SiO2,并將上述物料混合均勻；
(2)將步驟(I)所得混合料通入還原氣氛CO，然后升溫至1350°C，再保溫3小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為Caa6Sra8Baa4Al2BiaiGdaci3Yaci7SiO7的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。
權(quán)利要求
1.一種鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料，其特征在干由化學(xué)組成式為A2-x-yAl2BixReySi07 的組分組成，其中 x=0. 001 O. 1，y=0. 001 O. I ；Re 為 Yb、Gd、Tm、Y、Dy、Nd、Ho、Lu、Er中的任意ー種或者幾種汸為Ca、Sr、Ba中的任意一種或者幾種。
2.ー種根據(jù)權(quán)利要求I所述鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料的制備方法，其特 征在于經(jīng)過下列各步驟 (1)按A離子Al離子Bi離子Re離子Si離子的摩爾比=2_x_y 2 x y 1，稱取AO或ACO3、稱取Al2O3或Al (OH3)、以及Bi2O3' Re203、SiO2,并將上述物料混合均勻，其中 x=0. 001 O. 1，y=0. 001 O. I ；Re 為 Yb、Gd、Tm、Y、Dy、Nd、Ho、Lu、Er 中的任意一種或者幾種；A為Ca、Sr、Ba中的任意ー種或者幾種； (2)將步驟(I)所得混合料裝入坩堝，在爐膛中通入還原氣氛或者裝入碳粉，然后升溫至1200 1500°C，再保溫I 5小時后隨爐溫冷卻，即得到化學(xué)組成式為A2_x_yAl2BixReySi07的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的還原氣氛為CO或者H2+N2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料，由化學(xué)組成式為A2-x-yAl2BixReySiO7的組分組成，通過按化學(xué)組成稱取AO或ACO3、稱取Al2O3或Al(OH3)、以及Bi2O3、Re2O3、SiO2，并將上述物料混合均勻，再通入還原氣氛或者加入碳粉，然后經(jīng)升溫、保溫后隨爐溫冷卻，即得到鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料。本發(fā)明提供的鉍離子激活的硅鋁酸鹽長余輝熒光材料同時兼具可見和近紅外長余輝發(fā)光，無需通過能量傳遞實(shí)現(xiàn)近紅外發(fā)光，且制備方法簡單、原材料成本低；該材料有望作為新型長余輝材料得到應(yīng)用。
文檔編號C09K11/80GK102618278SQ20121005465
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者余雪, 周大成, 宋志國, 尹兆益, 李臣, 楊勇, 楊正文, 趙宗諺, 邱建備 申請人:昆明理工大學(xué)