一种具有力致发光性能的发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有力致发光性能的发光材料，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5；其中Cr3+的掺杂量为基质的0.01mol％～5mol％。本发明专利技术还公开了上述发光材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称量原料：(2)称量好的原料研磨后在900～1100℃预烧1～12小时后取出，再次研磨后，于1100～1300℃烧制2～10小时，得到具有力致发光性能的发光材料。本发明专利技术制备的具有力致发光性能的发光材料，具有力致发光的特性，其发光颜色为红色，发光波长位于650～750nm，发射峰位在700nm。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料，特别涉及一种具有力致发光性能的发光材料及其制备方法。
技术介绍
各种机械力作用在固体材料上产生发光的现象称为力致发光。力致发光材料则是指在超声波振荡、脉冲压力、冲击变形、弯曲、摩擦、断裂、刮擦或热冲击作用的情况下发出可检测光的材料。力致发光在1905年被Francis Bacon首次报道，他发现用刀化坚硬的糖晶体会发出瞬时的光。早期的力致发光材料的研究也主要集中于固体变形材料，经过几个世纪的研究报道约50％的无机盐和有机固体都存在力致发光特性。近期的研究包括SrAl2O4:(Eu、Dy)、SrAl2O4:Eu、SrAl2O4:Ce、SrMgAlO11:Eu、SrCaMgSi2O7:Eu、SrBaMgSi2O7:Eu等，力致发光的效果更明显更易观察。基于力致发光材料特殊的性能，可应用于力致发光传感器方面，使该类型传感器在可视化压力、飞机及车辆等的损坏预测及建筑结构的损坏和变形检测等领域有潜在的应用。目前对于力致发光传感器的研究正处于探索时期，所以力致发光材料在可视范围内的研究对未来传感技术的发展有至关重要的意义。但是目前对于力致发光材料的研究范围比较窄，大部分集中于稀土离子的掺杂，发光颜色以蓝色、黄色为主，所以实现多颜色发光材料的开发是目前力致发光材料研究中的重要部分。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种具有力致发光性能的发光材料，力致发光波长位于650～750nm，发射峰位于700nm。本专利技术的另一目的在于提供上述具有力致发光性能的发光材料的制备方法，制备方法简单，对设备要求低，利于大规模推广。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种具有力致发光性能的发光材料，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同时为0且Z、W不同时为0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+的掺杂量为基质的0.01mol％～5mol％。一种具有力致发光性能的发光材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按以下成分称量原料：ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同时为0且Z、W不同时为0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+的掺杂量为基质的0.01mol％～5mol％；所述原料包括含锌化合物、含镁化合物、含锡化合物和含铬化合物；(2)称量好的原料研磨后在900～1100℃预烧1～12小时后取出，再次研磨后，于1100～1300℃烧制2～10小时，得到具有力致发光性能的发光材料。步骤(2)所述的研磨，具体为：在玛瑙研体中研磨20～40分钟。所述含锌化合物为氧化锌。所述含镁化合物为碳酸镁。所述含镓化合物为氧化镓。所述含锡化合物为氧化锡。所述含铬化合物为氧化铬。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术的具有力致发光性能的发光材料，发光波长位于650～750nm，发射峰位于700nm。(2)本专利技术的具有力致发光性能的发光材料，发光为肉眼可见的红色，利于识别。(3)本专利技术的具有力致发光性能的发光材料，发光为受力发光，可以反复使用，利于应用。(4)本专利技术的具有力致发光性能的发光材料的制备方法，制备方法简单，对设备要求低，利于大规模推广。附图说明图1为实施例1制备的具有力致发光性能的发光材料的X射线衍射图谱。图2为实施例1制备的具有力致发光性能的发光材料的力致发光光谱。图3为实施例1制备的具有力致发光性能的发光材料的激发光谱。图4为实施例5制备的具有力致发光性能的发光材料的力致发光光谱。图5为实施例5制备的具有力致发光性能的发光材料的力致发光峰所对应的激发光谱。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例按照以下成分称量物料：具有力致发光性能的发光材料ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w):Cr，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中X＝1、Y＝0、Z＝2、W＝0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+离子的掺杂量为1％；按该配比分别称量氧化锌、氧化镓、氧化铬。经研磨20分钟后，在1050℃预烧3小时后取出，再次研磨后，于1200℃烧制5小时。本实施例制备的具有力致发光性能的发光材料的X射线衍射图谱如图1所示，由图可知该具有力致发光性能的发光材料ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w):Cr(X＝1、Y＝0、Z＝2、W＝0)与该基质的标准PDF卡片PDF#38-1240对应良好，证实了本实施例所得材料基质为ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w):Cr(X＝1、Y＝0、Z＝2、W＝0)。本实施例制备的具有力致发光性能的发光材料薄膜样品，在外界尖锐物刮擦下，产生肉眼可见的红色荧光。图2为本实施例所得材料的力致发光光谱，可以看到样品在外界力的作用下发出650-750nm的荧光，发光峰位在于700nm。在图3中显示了该材料的力致发光峰所对应的激发光谱，获得3个激发峰分别位于280nm，397nm和545nm，证实了该材料的发光中心是Cr3+离子。实施例2本实施例按照以下成分称量物料：具有力致发光性能的发光材料ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w):Cr，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中X＝1、Y＝1、Z＝4、W＝0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+离子的掺杂量为3％；按该配比分别称量氧化锌、氧化镓、氧化铬、碳酸镁。经研磨20分钟后，在1050℃预烧4小时后取出，再次研磨后，于1200℃烧制6小时。所得具有力致发光性能的发光材料，其力致发光波长位于650～750nm，发射峰位于700nm。实施例3本实施例按照以下成分称量物料：具有力致发光性能的发光材料ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w):Cr，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中X＝3、Y＝1、Z＝4、W＝1，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+离子的掺杂量为4％；按该配比分别称量氧化锌、氧化镓、氧化铬、碳酸镁、氧化锡。经研磨20分钟后，在1000℃预烧3小时后取出，再次研磨后，于1300℃烧制5小时。所得具有力致发光性能的发光材料，其力致发光波长位于630～750nm，发射峰位于695nm。实施例4本实施例按照以下成分称量物料：具有力致发光性能的发光材料ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w):Cr，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中X＝1、Y＝2、Z＝2、W＝1，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+离子的掺杂量为5％；按该配比分别称量氧化锌、氧化镓、氧化铬。经研磨20分钟后，在1100℃预烧3小时后取出，再次研磨后，于1200℃烧制6小时。所得具有力致发光性能的发光材料，其力致发光波长位于620～790nm，发射峰位于698nm。实施例5本实施例按照以下成分称量物料：具有力致发光性能的发光材料ZnxMgyGazSnwO(x本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有力致发光性能的发光材料，其特征在于，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同时为0且Z、W不同时为0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+的掺杂量为基质的0.01mol％～5mol％。

【技术特征摘要】
1.一种具有力致发光性能的发光材料，其特征在于，以ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同时为0且Z、W不同时为0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+的掺杂量为基质的0.01mol％～5mol％。2.一种具有力致发光性能的发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按以下成分称量原料：ZnxMgyGazSnwO(x+y+1.5z+2w)为基质，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同时为0且Z、W不同时为0，掺杂离子Cr3+为激活离子，其中Cr3+的掺杂量为基质的0.01mol％～5mol％；所述原料包括含锌化合物、含镁化合物、含锡化合物和含铬化合物；(2)称量好的原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周时凤，毛倩楠，于泳泽，陈杰杰，邱建荣，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44