一種綠色長余輝發(fā)光材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光材料，具體來說是一種綠色長余輝發(fā)光材料及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]長余輝發(fā)光材料是一種新型光致儲能材料，它在外界光源激發(fā)的情況下產(chǎn)生光，同時吸收光能并存儲起來，在激發(fā)停止后再將所存儲的能量緩慢的以光的形式向外釋放，具有節(jié)能、可循環(huán)使用等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于夜光材料，安全指示，弱光緊急照明和軍事科學(xué)領(lǐng)域等方面。
[0004]目前對于長余輝發(fā)光材料的研宄大部分都集中在堿土金屬鋁硅酸鹽方面，如:SrAl2O4=Eu 2+，Dy3+和Sr 2MgSi207:Eu 2+，Dy3+等。長余輝發(fā)光陶瓷也是研宄長余輝發(fā)光材料的熱門，如中國專利授權(quán)公告號CN 101935204中公開了一種鋁硅酸鈣藍(lán)色長余輝陶瓷的制備方法。而對錫酸鹽長余輝材料的報告最具有代表性的是雷炳福等人在專利CN 101805609中公開了 Sm3+激活的錫酸鍶復(fù)合氧化物體系的橙色長余輝材料。中國專利公開號為CN101696354中公開了一種銪摻雜錫酸鈣發(fā)光材料的制備方法。中國專利授權(quán)公告號為CN100463950C中公開了一種錳離子激活的綠色長余輝發(fā)光材料的制備方法。
[0005]綜上所述，從已公開的文獻(xiàn)得知，目前該領(lǐng)域的種類仍然不豐富，特別是錫酸鹽類長余輝材料存在發(fā)光顏色不豐富，余輝亮度不強(qiáng)以及穩(wěn)定性能欠佳等缺陷。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種綠色長余輝發(fā)光材料及其制備方法，所述的這種綠色長余輝發(fā)光材料及其制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的錫酸鹽類長余輝材料存在發(fā)光顏色不豐富、余輝亮度不強(qiáng)以及穩(wěn)定性能欠佳的技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明一種綠色長余輝發(fā)光材料，其化學(xué)式為:Ca2_xSn04:Er x，B0.05,式中x=0.005?0.05，X為Er離子相對于Ca2Sn04的摩爾比系數(shù)。
[0009]進(jìn)一步的，所述材料的基質(zhì)為Ca2SnO4,激活劑為三價鉺離子Er3+，助熔劑為硼酸。
[0010]本發(fā)明還提供了上述的一種綠色長余輝發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
Cl)按質(zhì)量百分比稱取CaC03、SnO2, Er2O3和H 3B03，在原料中，CaCOj^質(zhì)量百分比為54.43?56.33%，SnO^質(zhì)量百分比為42.07?42.52%，E』03的質(zhì)量百分比為
0.27?2.67%，H3BO3的質(zhì)量百分比為0.83?0.88% ；
(2)將稱好的原料放入研缽中，進(jìn)行研磨；
(3)將研磨后混合均勻的原料過180~220目篩；
(4)對過篩后的原料進(jìn)行壓片，壓力為8~12MPa;
(5)將壓片后的樣品放入瓷舟中，在空氣氣氛中升溫至1200?1350°C，煅燒4?10h，隨爐自然冷卻到室溫，粉碎過180~220目篩后得到所述綠色長余輝發(fā)光材料。
[0011]進(jìn)一步的，研磨的時間是為1.5?2h。
[0012]優(yōu)選的，在空氣氣氛中升溫至1350°C，煅燒4h，隨爐自然冷卻到室溫。
[0013]本發(fā)明的一種綠色長余輝錫酸鹽材料，選用的基質(zhì)材料是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、高純相的Ca2SnO4，使用單一的Er3+離子為激活劑，在空氣氣氛下于1200?1350°C高溫爐中煅燒4?10小時，隨爐冷卻取出產(chǎn)物的技術(shù)方案，它克服了現(xiàn)有長余輝材料的品種不多，特別是錫酸鹽類長余輝材料存在發(fā)光顏色不豐富，余輝亮度不強(qiáng)和穩(wěn)定性欠佳等缺陷。
[0014]本發(fā)明的制備錫酸鹽綠色長余輝材料的方法，它在空氣氣氛下采用傳統(tǒng)的高溫固相法合成，其合成工藝簡單，合成成本低，對環(huán)境友好，便于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。另外，本制備方法中還可以在研磨時在原料中加入相對于基質(zhì)材料Ca2SnO4摩爾比系數(shù)為0.05的硼酸作為助熔劑。其作用在于硼酸的加入降低了晶相成核反應(yīng)溫度和晶粒生長反應(yīng)能皇，從而加快界面反應(yīng)速度，而且助熔劑硼酸的加入極有可能增加電子缺陷陷阱能級的深度和密度，所以助熔劑的加入不僅有助于燒結(jié)而且可以提高材料的發(fā)光性能。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
(1)稀土Er3+離子由于其特殊的能級結(jié)構(gòu)經(jīng)常被用于上轉(zhuǎn)換發(fā)光領(lǐng)域，而在長余輝領(lǐng)域鮮有報道。但在本發(fā)明中，使用錫酸鈣作為發(fā)光材料基質(zhì)，使用三價鉺離子Er3+作為發(fā)光中心和陷阱中心，經(jīng)過簡單的固相反應(yīng)就可以產(chǎn)生優(yōu)良的綠色長余輝行為；
(2)本發(fā)明采用堿土錫酸鹽為基質(zhì)，其產(chǎn)品的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐水性好；
(3)本發(fā)明采用傳統(tǒng)的高溫固相工藝，在空氣氣氛中合成，合成工藝簡單，容易操作，適合規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)；
(4)本發(fā)明組成成分簡單，生產(chǎn)成本低廉，蓬松易研磨，無放射性，不會對環(huán)境造成污染，便于普及推廣。
[0016]本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明的錫酸鹽綠色長余輝材料，是以錫酸鈣為基質(zhì)，使用單一的稀土 Er3+離子激活劑生產(chǎn)出化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易水解，有較長的余輝時間的材料。本發(fā)明的錫酸鹽綠色長余輝材料適合作交通、顯示設(shè)備等的無源顯示及節(jié)能照明。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1是實(shí)施例1制得的長余輝發(fā)光材料的XRD譜圖。
[0019]圖2是實(shí)施例1制得的長余輝發(fā)光材料的發(fā)射譜圖。
[0020]圖3是實(shí)施例1制得的長余輝發(fā)光材料的余輝衰減曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例1
一種綠色長余輝發(fā)光材料，其化學(xué)式為Ca1.995Sn04:Er 0.005, Βα(ι5。
[0023]上述的一種綠色長余輝發(fā)光材料的制備方法，具體包括如下步驟:
I)按質(zhì)量百分比計(jì)算，即 CaCO3:SnO 2:Dy 203:H 3B03為 56.33%:42.52%:0.27%:0.88% 的比例，稱取化學(xué)純的CaCO3, SnO2, H3BO3, Er2O3原料，
2)將稱好的原料放入研缽中，進(jìn)行研磨I小時，使粉料混合均勻；
3)將研磨后混合均勻的原料過200目篩；
4)對過篩后的原料進(jìn)行壓片，壓力為1MPa;
5)將壓片后的樣品放入瓷舟中，在1200°C高溫爐中灼燒4小時，自然冷卻至室溫后取出，粉碎過200目篩，即得綠色長余輝材料。
[0024]上述所得的綠色長余輝材料外觀呈白色。
[0025]采用X射線衍射儀(TD-3000，丹東通達(dá))對上述所得分子式為Cah 995SnO4Jr。.。。5，Batl5的綠色長余輝材料進(jìn)行測定，其XRD圖如圖1所示，從圖1中可以看出，其結(jié)構(gòu)為正交晶系，與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片(#04-008-291)比較，其相組成為Ca2SnO4,沒有雜質(zhì)峰。表明上述的分子式為Cah 995SnO4-Er 0.005，Baci5的綠色長余輝材料為Ca 2Sn04純相。
[0026]采用焚光光譜儀(FLS8900，英國愛丁堡Instruments公司)對上述所得的分子式為Cau95SnO4iEracitl5, Batl5的綠色長余輝材料進(jìn)行測定，所得的發(fā)射譜圖如圖2所示，在263nm光激發(fā)下，它的發(fā)射波長位于523，563和656nm，分別對應(yīng)于Er3+的2H11/2— 4I1572,4S3/2— %5/2 和乍9/2— ％5/2。
[0027]采用微機(jī)熱釋光劑量儀(FJ-27A1，北京中核儀器廠)對上訴所得的分子式為Ca1 995Sn04:Er α(ι(ι5，Βα(ι5的綠色長余輝材料進(jìn)行測定，所得的余輝衰減擬合曲線如圖3所示，圖中顯示樣品的余輝亮度隨時間的變化并且明顯呈指數(shù)規(guī)律。經(jīng)紫外燈照射后，在暗處呈現(xiàn)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)還能夠持續(xù)發(fā)光。
[0028]實(shí)施例2
一種綠色長余輝發(fā)光材料，其化學(xué)式為Ca1.995Sn04:Er 0.005, Batl5 上述的一種綠色長余輝發(fā)光材料的制備方法，具體包括如下步驟:
1)按質(zhì)量百分比計(jì)算，即CaCO3:SnO 2:Dy 203:H 3B03為 56.33%:42.52%:0.27%:0.88% 的比例，稱取化學(xué)純的CaCO3, SnO2, H3BO3, Er2O3原料，
2)將稱好的原料放入研缽中，進(jìn)行研磨I小時，使粉料混合均勻；
3)將研磨后混合均勻的原料過200目篩；
4)對過篩后的原料進(jìn)行壓片，壓力為1MPa;
5)將壓片后的樣品放入瓷舟中，在1200°C高溫爐中灼燒10小時，自然冷卻至室溫后取出，粉碎過200目篩，即得綠色長余輝材料。
[0029]上述所得的綠色長余輝材料外觀呈白色。
[0030]采用X射線衍射儀(TD-3000，丹東通達(dá))對上述所得分子式為Cah 995SnO4Jr。.。。5，BacJ^綠色長余輝材料進(jìn)行測定，其XRD圖與圖1相似，其結(jié)構(gòu)為正交晶系，與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片(#04-008-291)比較，其相組成為Ca2SnO4,沒有雜質(zhì)峰。表明上述的分子式為Ca1^95SnO4:Er0.005, Ba Μ的綠色長余輝材料為Ca2SnO4純相。
[0031]采用焚光光譜儀(FLS8900，英國愛丁堡Instruments公司)對上述所得的分子式為Cau95SnO4iEracitl5, Batl5的綠色長余輝材料進(jìn)行測定，所得的發(fā)射譜圖與圖2相似，在263nm光激發(fā)下，它的發(fā)射波長位于523，563和656nm，分別對應(yīng)于Er3+的2H11/2— 4I1572,4S372- 4115/2和4F972- 4I15720說明樣品在紫外光的激發(fā)下，可以產(chǎn)生較好的綠光發(fā)射，亮度高于實(shí)施例1。