專利名稱：具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能新型雙功能紫外發(fā)光材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)明一種同時具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能的新型紫外發(fā)光材料。所述的發(fā)光材料它具有Sr0.bSi02.CMe2O3.xCe02.yRe203的化學(xué)式。更詳細地說，本發(fā)明涉及通過添加不同的化學(xué)元素來改變發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)，進而實現(xiàn)同時具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能的雙功能紫外發(fā)光材料。
背景技術(shù)：
長余輝發(fā)光納米材料具有優(yōu)異的長余輝發(fā)光性能，在很多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的長余輝發(fā)光材料，種類較少，發(fā)光顏色也局限于綠色、藍色、紅色等幾種顏色；如何能開發(fā)全顏色的長余輝發(fā)光材料是目前發(fā)光界研究的一個熱點。應(yīng)力發(fā)光(mechanoluminescence)是指發(fā)光體在受到各種應(yīng)力力，如膨脹、拉伸、斷裂、摩擦甚至聲音的振動等作用下而產(chǎn)生發(fā)光，即機械能能轉(zhuǎn)化為光能的一種形式。應(yīng)力發(fā)光強度與形變的大小成正比，在損壞程度不同部位的發(fā)光強度也會不同，因而利用發(fā)光可反映在各種力的作用下物體的形變。這些特性使應(yīng)力發(fā)光材料具備了作為一種探測物體損傷程度的傳感器的可能。幾年來，隨著應(yīng)力發(fā)光材料合成和開發(fā)技術(shù)的提高，CCD照相機和光纖技術(shù)的快速發(fā)展，在應(yīng)力發(fā)光傳感器的檢測過程中，可利用照相技術(shù)，把大面積形變可視化，方便地探尋到隱患部位，以便及時進行修補，起到防患于未然的效果。應(yīng)力發(fā)光傳感器能夠?qū)崟r地反映物體的應(yīng)力形變，從而可開發(fā)新型應(yīng)力發(fā)光傳感器來對檢測物動態(tài)過程的疲勞程度。但由于應(yīng)力發(fā)光是一種新型的發(fā)光現(xiàn)象，目前研究較少，所開發(fā)的應(yīng)力發(fā)光材料種類稀少，并且發(fā)光強度遠遠達不到應(yīng)用的要求。開發(fā)同時具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能新型雙功能紫外發(fā)光材料，可以作為紫外光源材料來激發(fā)其他顏色的發(fā)光材料，從而實現(xiàn)全顏色長余輝以及應(yīng)力發(fā)光材料開發(fā)的可能。同時所開發(fā)的具有應(yīng)力發(fā)光性能紫外發(fā)光材料可以作為激發(fā)光源來激發(fā)光催化劑來除去某些特殊環(huán)境中污染物，如地鐵通道、公路隧道內(nèi)的尾氣污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明開發(fā)新型具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能的新型紫外發(fā)光材料aSr0.bSi02.CMe2O3.xCe02.yRe2O30利用SrMgSi2O6 = Ce作為母體材料,通過加入不同的元素來改變材料的結(jié)構(gòu)以及材料中電子-空穴對密度，從而實現(xiàn)同時具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能的硅酸鹽發(fā)光材料。已經(jīng)取得的結(jié)果表明所開發(fā)的材料具有高的應(yīng)力發(fā)光強度、較長的余輝時間，應(yīng)力發(fā)光、余輝以及光致發(fā)光譜均在紫外區(qū)，位于347nm處。


圖1是實施例1中樣品的熒光光譜圖。圖2是實施例1中樣品的長余輝衰減曲線圖。圖3是實施例1中樣品的應(yīng)力發(fā)光曲線圖。
具體實施例方式實施例1
以SiY98MgSih95Alaci5O6 = CedDyatll為例，通過典型固體合成方法來合成。即將分析純的SrC03、Mg0、Si02、Al203、Ce02、Dy203按摩爾比例加入乙醇進行充分研磨混合后，800度進行預(yù)燒2小時，然后再進行充分研磨，放入氣氛爐氫氣氣氛1200度焙燒4小時，得到所需要的樣品。將所得到的樣品進行熒光性能測試(見附圖1，圖2)，結(jié)果表明所開發(fā)的樣品在347nm處有很強的發(fā)光，并且余輝可以持續(xù)3個小時。將所得到發(fā)光粉末樣品與高彈性樹脂混合(質(zhì)量比1:3)制備長方形模塊(4X2X2cm)。并利用自制儀器對其進行應(yīng)力發(fā)光試驗測試，結(jié)果(見圖3)表明應(yīng)力發(fā)光波長與光致發(fā)光波長一致，位于347nm，并對應(yīng)力有很高的感應(yīng)度(1000N, 1.2X 106cps)。實施例2
按照化學(xué)式Sr1.98MgSiL95Ga0.0506: Ce0.01) Laaoi按摩爾比準(zhǔn)確稱取分析純的SrCO3> Mg。、Si02、Ga203、CeO2> La2O3加入乙醇進行充分研磨混合后，800度進行預(yù)燒2小時,然后再進行充分研磨，放入氣氛爐氫氣氣氛(H2/Ar)1200度焙燒4小時，得到所需要的樣品。將所得到的樣品進行熒光性能測試，結(jié)果表明所開發(fā)的樣品在347nm處有很強的發(fā)光，并且余輝可以持續(xù)3.5個小時。將所得到發(fā)光粉末樣品與高彈性樹脂混合(質(zhì)量比1:3)制備長方形模塊(4X2X2cm)。并利用自治儀器對其進行應(yīng)力發(fā)光試驗測試，結(jié)果表明應(yīng)力發(fā)光波長與光致發(fā)光波長一致，位于347nm，并對應(yīng)力有很高的感應(yīng)度(1000N，9 X 105cps)。實施例3
按照化學(xué)式Sr1.98MgSiL95B0.0506:Ce0.01) Hoa01按摩爾比準(zhǔn)確稱取分析純的SrCO3> Mg。、Si02、B2O3> CeO2> Ho2O3加入乙醇進行充分研磨混合后，800度進行預(yù)燒2小時,然后再進行充分研磨，放入氣氛爐氫氣 氣氛(H2/Ar) 1200度焙燒4小時，得到所需要的樣品。將所得到的樣品進行熒光性能測試，結(jié)果表明所開發(fā)的樣品在347nm處有很強的發(fā)光，并且余輝可以持續(xù)3個小時。同樣的應(yīng)力發(fā)光性能測試表明所制備的樣品具有高的應(yīng)力發(fā)光性能(1000N, 2.1 X 106cps)。本發(fā)明中的所功能紫外發(fā)光材料具有如下的優(yōu)越性能:
1.具有高的應(yīng)力發(fā)光性能，在低的機械力(1000N)作用下，其應(yīng)力發(fā)光強度超過1.5 X 106cps。2.具有良好的耐水性，發(fā)光材料在沸騰水溶液中其pH值也保持不變。3.具有高的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，其在423K仍能保持較高的應(yīng)力發(fā)光性能(1000N,高于 1.5X 106cps)。鑒于本發(fā)明材料所具有的優(yōu)異性能，其應(yīng)用范圍可以進一步擴大，如可以應(yīng)用于
(I)道路標(biāo)志牌、橋梁標(biāo)志、多顏色警報標(biāo)志等；(2)可以用于公路隧道等光弱空間的激發(fā)光源來激發(fā)光催化劑除去污染物；(3)可以用于各種殺菌；(4)可用于作為傳感器材料來監(jiān)測物體的振動。具有非常好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種以堿土金屬硅酸鹽為基質(zhì)的同時具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能紫外發(fā)光材料，具有以下結(jié)構(gòu)式:aSr0.bMg0.cSi02.dMem203.xCe02.yRe2O3, 式中Mem為三價陽離子，Re111為三價稀土元素，a、b、C、d、x、y指相應(yīng)摻雜離子的摩爾數(shù) I 彡 a彡 3，0.8 彡b 彡 1.2，1.5 彡 c 彡 3，0.01 彡 d 彡 0.1，0.001 ^ x ^ 0.1,0.001 彡 y 彡 0.3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙功能紫外發(fā)光材料，其特征在于，所述MemAl,Ga, B, V中的一種或多種的元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙功能紫外發(fā)光材料，其特征在于，所述Rem為選自Y, La, Pr, Nd, Sm, Ho, Gd, Sc, Tm, Dy, Lu 中的一種或多種元素。
4.一種制備上述雙功能紫外發(fā)光材料的方法，按權(quán)利要求1所述的組成和比例稱取相應(yīng)元素的碳酸鹽、氧化物、硝酸鹽或氯化物的混合物，研磨并混合均勻后，選擇空氣、氫氣、氫氣氮氣以及氫氣IS氣混合氣，在500 1000度預(yù)燒2飛小時,冷卻致室溫，取出后再次充分研磨并混合均勻，80(Γ1300度燒結(jié)Γιο小時，將樣品取出研磨即得樣品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能紫外發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征在于用于作為光源來激發(fā)起他顏色發(fā)光材料，從而開發(fā)全顏色長余輝發(fā)光材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能紫外發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征在于用于作為應(yīng)力發(fā)光光源來激發(fā)起他顏色發(fā)光材料，從而開發(fā)全顏色應(yīng)力發(fā)光材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能紫外 發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征在于用于作為光源來激發(fā)光催化劑，從而在某些光弱的特定環(huán)境(如公路隧道、地鐵通道等)下除去污染物。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)明一種同時具有長余輝和應(yīng)力發(fā)光性能的新型紫外發(fā)光材料。所述的發(fā)光材料它具有aSrO.bMgO.cSiO2.dMeIII2O3.xCeO2.yRe2O3的化學(xué)組成式。其中，MeIII為選自Al，Ga，B，V中的一種或多種的元素；Re為選自Y，La，Pr，Nd，Sm，Ho，Gd，Sc，Tm，Dy，Lu中的一種或多種元素；a、b、c、d、x、y為摩爾數(shù)，并且1≤a≤3，0.8≤b≤1.2，1.5≤c≤3，0.01≤d≤0.1，0.001≤x≤0.1，0.001≤y≤0.3。將光譜純母體材料與激活劑、共激活劑以及助熔劑進行充分研磨，選擇空氣、氫氣、氫氣氮氣以及氫氣氬氣混合氣，在500~1000度預(yù)燒2~6小時，冷卻致室溫，取出后再次充分研磨并混合均勻，800~1300度燒結(jié)4~10小時，將樣品取出研磨即得樣品。所合成的材料具有長余輝性能，并對應(yīng)力有很靈敏的響應(yīng)。
文檔編號C09K11/63GK103194223SQ20121011198
公開日2013年7月10日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者張洪武, 徐斌, 房立均 申請人:中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所