一種二價(jià)銪離子摻雜的鋁酸鍶籠形微球發(fā)光材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用于固態(tài)照明及應(yīng)力檢測(cè)傳感器的SrAl2O4= Eu2+籠形微球發(fā)光材料及其制備方法，屬于固態(tài)照明技術(shù)領(lǐng)域及傳感器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]從1962年美國(guó)通用電氣公司的Holonyak博士利用GaAsP研制出第一只紅光LED開(kāi)始，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，LED發(fā)光效率有很大提高，同時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)范圍擴(kuò)大到綠光、黃光和藍(lán)光區(qū)。1993年日本日亞化學(xué)公司Nakamura率先在GaN技術(shù)上取得突破，成功研制出第一只藍(lán)光LED，并在1996年采用InGaN藍(lán)光芯片涂敷釔鋁石榴石(YAG = Ce3+)黃色熒光粉成功制備出了白光LED，LED由此從標(biāo)識(shí)功能向照明功能邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。
[0003]LED被稱(chēng)為第四代綠色照明光源，與傳統(tǒng)光源相比，它有著節(jié)能、高效、體積小、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域有逐步取代目前廣泛使用的白熾燈、熒光燈的趨勢(shì)。目前，實(shí)現(xiàn)白光LED主要有三種方式:
1、藍(lán)光LED發(fā)射藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉，部分藍(lán)光被熒光粉吸收，激發(fā)熒光粉發(fā)射黃光，發(fā)射的黃光和剩余的藍(lán)光混合而得到白光。這種方法市場(chǎng)運(yùn)用較多，但由于這種方式得到的白光偏藍(lán)，演色性差、色溫相對(duì)偏冷，存在較大局限性。
[0004]2、將紅、綠、藍(lán)三基色LED芯片按一定方式集成組合，發(fā)出的三色光混合成白光。這種方式得到白光質(zhì)量較為完美，發(fā)光效率高、演色性?xún)?yōu)異、色溫可調(diào)，但是由于其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)繁瑣、價(jià)格昂貴等弊端，無(wú)法廣泛推廣使用。
[0005]3、近紫外LED發(fā)射紫外光激發(fā)紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉發(fā)出的三色光混合成。這種方式得到白光質(zhì)量也相對(duì)完美，發(fā)光效率較高、演色性?xún)?yōu)異、色溫可調(diào)，隨著近紫外LED與三基色熒光粉的成本降低、化學(xué)穩(wěn)定性的提高，越發(fā)得到消費(fèi)市場(chǎng)的青睞。
[0006]應(yīng)力發(fā)光現(xiàn)象由來(lái)已久，早在16世紀(jì)，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了應(yīng)力發(fā)光現(xiàn)象。目前，人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大約有50%的無(wú)機(jī)固體以及1/4至1/3的有機(jī)固體材料(結(jié)晶材料和非結(jié)晶材料)都具有應(yīng)力發(fā)光現(xiàn)象。近年來(lái)，越來(lái)越多種類(lèi)的應(yīng)力發(fā)光材料在科研人員的努力下出現(xiàn)在人們的視野中，應(yīng)力發(fā)光材料的發(fā)光效率越來(lái)越高，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。應(yīng)力發(fā)光材料目前可以預(yù)見(jiàn)的應(yīng)用有固體表面應(yīng)力無(wú)損可視化檢測(cè)、固體內(nèi)部裂紋檢測(cè)等?；趹?yīng)力發(fā)光材料的新型應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)作為一種新型的應(yīng)力檢測(cè)方法越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，發(fā)光性能優(yōu)異，適合工業(yè)化生產(chǎn)的可應(yīng)用于固態(tài)照明及應(yīng)力檢測(cè)傳感器的近紫外激發(fā)二價(jià)銪離子摻雜的鋁酸鍶籠形微球發(fā)光材料(SrAl2O4: Eu2+)及其制備方法。
[0008]本發(fā)明的二價(jià)銪離子摻雜的鋁酸鍶籠形微球發(fā)光材料，它是由SrAl2O4= Eu2+籠形微球構(gòu)成的粉體，微球直徑為50nm?I ΟΟμπι。
[0009]二價(jià)銪離子摻雜的鋁酸鍶籠形微球發(fā)光材料的制備方法，包括如下步驟:
I)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:六水氯化鍶:六水合氯化銪:改性劑:乙醇:去離子水:甲酰胺:
1,2-環(huán)氧丙烷=1:0.35?0.55:0.01?0.11:0?0.55:0.85?2.32:0.52?1.55:0?1.22:1.07?3.79，稱(chēng)取結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪、改性劑、乙醇、去離子水、甲酰胺和I，2-環(huán)氧丙烷；
2 )在25-80 °C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪以及改性劑充分溶解于去離子水、乙醇和甲酰胺的混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌均勻、靜置，得到凝膠；
3)將凝膠于60?90°C恒溫條件下干燥2?10小時(shí)，然后研磨分散，將其放置在還原性氣氛下于800?1500°C熱處理I?8小時(shí)。
[0010]本發(fā)明中所述的改性劑可以是聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚山梨酯、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨、硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、硝酸鉀、葡萄糖、檸檬酸銨或尿素。
[0011]本發(fā)明中所述的還原性氣氛為氨氣。
[0012]本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，制備過(guò)程周期短，熱處理溫度較低，能顯著降低能耗，且原料及設(shè)備成本低廉，非常適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，極具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明制得的SrAl2O4:Eu2+籠形微球具有形狀規(guī)則，微球直徑在50ηπι~100μπι范圍可調(diào)，尺寸分布均勾、結(jié)晶性好、純度高、發(fā)光性能優(yōu)異等特點(diǎn)，量子效率可高達(dá)95%，可廣泛用于制作白光LED照明及顯示器件以及應(yīng)力可視化檢測(cè)傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是SrAl2O4:Eu2+籠形微球的X射線衍射圖譜；
圖2是SrA 12Ο4: Eu2+籠形微球的掃描電子顯微鏡照片；
圖3是SrAl2O4 = Eu2+籠形微球的透射電子顯微鏡照片及元素分布圖；
圖4是SrAl2O4 = Eu2+籠形微球的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。圖中實(shí)線為520nm監(jiān)控下的激發(fā)光譜，虛線為315nm激發(fā)獲得的發(fā)射光譜。
[0014]圖5是施加15N脈沖應(yīng)力時(shí)測(cè)得的SrAl2OcEu2+籠形微球應(yīng)力發(fā)光光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
1)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:六水氯化鍶:六水合氯化銪:乙醇:去離子水:I，2-環(huán)氧丙烷=1:0.55:0.11:1.36:1.45:2.52,稱(chēng)取結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪、乙醇、去離子水和1,2-環(huán)氧丙烷；
2)在400C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶和六水合氯化銪充分溶解于去離子水和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌30秒后靜置，得到白色凝膠；
3)將凝膠置于80°C恒溫條件下干燥5小時(shí)，然后研磨分散，將其在氨氣氣氛下1200°C保溫2小時(shí)，冷卻后獲得SrAl2O4: Eu2+籠形微球粉體。
[0016]圖1為其X射線衍射圖譜，表明制得的SrAl2O4= Eu2+籠形微球具有優(yōu)異的結(jié)晶度及純度，無(wú)其他雜相。圖2是SrAl2O4 = Eu2+籠形微球粉體的掃描電子顯微鏡照片，由圖可見(jiàn)SrAhCk: Eu2+籠形微球具有形狀規(guī)則，尺寸分布均勾的特點(diǎn)，微球直徑分布為1.0?2.0ym，其中以2.Ομπι微球?yàn)橹?。其透射電子顯微鏡照片及元素分布圖見(jiàn)圖3，表明制得的SrAl2O4 = Eu2+籠形微球具有籠形骨架且Eu元素均勻地分布于微球表面，實(shí)現(xiàn)了 Eu2+的均勻摻雜。圖4為SrAl2O4: Eu2+籠形微球的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明制備得到的SrAl2O4: Eu2+籠形微球發(fā)光材料在315nm紫外光激發(fā)下發(fā)出520nm的黃綠光，且為寬譜激發(fā)，測(cè)得量子效率為92.35%。圖5為施加15N脈沖應(yīng)力時(shí)測(cè)得的應(yīng)力發(fā)光光譜。
[0017]實(shí)施例2
I)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:六水氯化鎖:六水合氯化銪:聚氧化乙稀:乙醇:去離子水:甲酰胺:1，2_環(huán)氧丙烷=1:0.39:0.08:0.25:1.32:1.45:0.92:2.81，稱(chēng)取結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪、聚氧化乙烯、乙醇、去離子水、甲酰胺和I，2_環(huán)氧丙烷；
2 )在30 °C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪和聚氧化乙烯充分溶解于去離子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌30秒后靜置，得到白色凝膠；
3)將凝膠置于70°C恒溫條件下干燥5小時(shí)，然后研磨分散，將其在氨氣氣氛下1100°C保溫2小時(shí)，冷卻后獲得SrAl2O4: Eu2+籠形微球粉體，微球直徑分布為6.0-11.0ym,形狀規(guī)則，尺寸分布均勻，測(cè)得量子效率為95.02%。
[0018]實(shí)施例3
I)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:六水氯化鍶:六水合氯化銪:聚乙二醇:乙醇:去離子水:甲酰胺:1,2-環(huán)氧丙烷=1:0.50:0.01:0.02:1.35:1.48:0.35:2.75，稱(chēng)取結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪、聚乙二醇、乙醇、去離子水、甲酰胺和I，2_環(huán)氧丙烷；
2 )在40 0C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、六水氯化鍶、六水合氯化銪和聚乙二醇充分溶解于去離子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌30秒后靜置，得到白色凝膠；
3)將凝膠置于80°C恒溫條件下干燥5小時(shí)，然后研磨分散，將其在氨氣氣氛下1100°C保3小時(shí)，冷卻后獲得SrAhCk: Eu2+籠形微球粉體，微球直徑分布為1.0?3.0ym，形狀規(guī)則，尺寸分布均勻，測(cè)得量子效率為94.73%。
[0019]實(shí)施例4