蓝紫色、绿色硅铝锌体系长余辉发光材料的制备方法技术

本发明专利技术属于蓝紫色、绿色硅铝锌体系长余辉发光材料的制备方法。该方法选择原料ＺｎＯ、ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、激活剂Ｍｎ↑［２＋］，辅助激活剂Ｍ为Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｂ或Ｓｎ，通过高温固相法得到了一种新型高效长余辉发光材料。本发明专利技术制备方法简单，制得的长余辉材料余辉为蓝紫色、绿色，材料余辉明亮，余辉时间长，用２５４ｎｍ紫外灯激发１５ｍｉｎ后，黑暗中，肉眼可见余辉时间长达１０ｈ以上，同时，该长余辉材料无放射性，不会对环境造成危害。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于。
技术介绍
长余辉材料，是一种新型的能源材料和节能材料。利用储光—发光特性可将其广泛地应用到生产及人民生活的各个方面。目前长余辉发光材料主要有三大用途低度应急照明、指示标记和装饰美化等，这类材料可做成发光涂料、发光薄膜、发光消防安全标志、发光油墨、发光陶瓷、发光塑料、发光纤维、发光纸、发光玻璃等，在建筑装饰、交通运输、军事领域均有重要的用途。《应用物理快报》(Applied Physics Letter)1999年75卷第12期1715至1717页，发表了题为“三价铈掺杂的硅铝酸钙和铝酸钇钙晶体的长余辉发光”的文章，文中介绍了两种化学式分别为Ca2Al2SiO7和CaYAl3O7的晶体，三价铈浓度为0.05at.％。合成条件是首先将化学计量比的CaCO3(4N)、CeO2(4N)、Y2O3(5N)、Al2O3(5N)、SiO2(5N)混合研磨，然后，在直径为46mm的铱坩埚中，温度为1790-1850K，提拉速度为0.5-2.0mm/h下生长晶体。在365nm紫外灯激发下，Ca2Al2SiO7Ce的主发射峰为417nm，而CaYAl3O7Ce的主发射峰为425nm，移走激发源后，相应晶体的余辉颜色为蓝紫色，其余辉可持续1h以上。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。该方法选择原料ZnO、SiO2、Al2O3、激活剂Mn2+，辅助激活剂M为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Bi、Ag、As、Al、Ga、Tl、Sb、Zr、Ti、Cr、Pb或Sn，通过高温固相法得到了一种新型高效长余辉发光材料。长余辉现象的产生一般认为由于掺杂引起杂质能级(缺陷能级)的产生，在激发阶段，杂质能级捕获空穴或电子，当激发完成后，这些电子和空穴由于热运动而缓慢释放，电子和空穴结合放出能量，从而产生长余辉现象。陷阱可用以存储电子和空穴，当陷阱深度太深时，电子和空穴不能从陷阱中释放出来，而当陷阱深度太浅时，电子和空穴被释放的速度则太快，这两种情况都不利于长余辉现象的产生。除了要求合适的陷阱深度，掺杂的离子对陷阱中电子和空穴具有合适的亲和力也很重要，太强或太弱的亲和力对余辉均起不到延长作用。本专利技术选择基质摩尔比为ZnO∶SiO2∶Al2O3＝14～72∶14～72∶14～72mol％，激活剂Mn2+摩尔比为基质的0.005～5mol％，辅助激活剂M为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Bi、Ag、As、Al、Ga、Tl、Sb、Zr、Ti、Cr、Pb或Sn，摩尔比为基质的0.005～5mol％，空气条件下，800～1300℃预烧1～6h，1200～1550℃烧结1～10h，降温得产品。本专利技术材料aZnO·bAl2O3·cSiO2mM余辉颜色为蓝紫色，主峰位于420nm，aZn·bAl2O3·cSiO2nMn2+余辉颜色为绿色，主峰位于520nm。本专利技术制备方法简单，制得的长余辉材料余辉色泽多样，余辉明亮，余辉时间长，用254nm紫外灯激发15min后，黑暗中，aZnO·bAl2O3·cSiO2mPr的肉眼可见余辉时间长达10h以上，aZnO·bAl2O3·cSiO2nMn2+的肉眼可见余辉时间长达15h以上；同时，该长余辉材料无放射性，不会对环境造成危害。具体实施例方式实施例1紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO14mol％，SiO272mol％，Al2O314mol％，辅助激活剂Pr0.005mol％，空气条件下，1300℃预烧1h，1550℃烧结1h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间30min以上。实施例2紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO14mol％，SiO214mol％，Al2O372mol％，辅助激活剂La0.5mol％，空气条件下，1000℃预烧4h，1350℃烧结6h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间5h以上。实施例3紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO72mol％，SiO214mol％，Al2O314mol％，辅助激活剂Ce5mol％，空气条件下，800℃预烧6h，1200℃烧结10h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间10h以上。实施例4紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO33.4mol％，SiO233.4mol％，Al2O333.2mol％，辅助激活剂Nd1mol％，空气条件下，1100℃预烧1h，1250℃烧结10h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间5h以上。实施例5紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO34mol％，SiO240mol％，Al2O326mol％，辅助激活剂Sm2mol％，空气条件下，850℃预烧2h，1250℃烧结2h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间4h以上。实施例6紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO40mol％，SiO225mol％，Al2O335mol％，辅助激活剂Eu0.5mol％，空气条件下，1050℃预烧1h，1250℃烧结5h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间6h以上。实施例7紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO40mol％，SiO225mol％，Al2O335mol％，辅助激活剂Gd1mol％，空气条件下，1100℃预烧1h，1250℃烧结10h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间3h以上。实施例8紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO20mol％，SiO240mol％，Al2O340mol％，辅助激活剂Tb1mol％，空气条件下，1150℃预烧1h，1250℃烧结8h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间2h以上。实施例9紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO20mol％，SiO240mol％，Al2O340mol％，辅助激活剂Dy2mol％，空气条件下，1150℃预烧1h，1250℃烧结10h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间8h以上。实施例10紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO20mol％，SiO240mol％，Al2O340mol％，辅助激活剂Ho0.5mol％，空气条件下，1200℃预烧2h，1350℃烧结10h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间3.5h以上。实施例11紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO30mol％，SiO220mol％，Al2O350mol％，辅助激活剂Er1mol％，空气条件下，1200℃预烧3h，1350℃烧结8h，降温得产品。用254nm紫外灯(400Lux)激发15min后，黑暗中，肉眼可见余辉时间6h以上。实施例12紫色长余辉材料基质摩尔比组成为ZnO30mol％，SiO220mol％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝紫色、绿色硅铝锌体系长余辉发光材料的制备方法，其特征在于选择基质摩尔比为ＺｎＯ∶ＳｉＯ↓［２］∶Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］＝１４～７２∶１４～７２∶１４～７２ｍｏｌ％，激活剂Ｍｎ↑［２＋］摩尔比为基质的０．００５～５ｍｏｌ％，辅助激活剂Ｍ为Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｂ或Ｓｎ，摩尔比为基质的０．００５～５ｍｏｌ％，空气条件下，８００～１３００℃预烧１～６ｈ，１２００～１５５０℃烧结１～１０ｈ，降温得产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏锵，王静，李成宇，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]