以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料制造技术

本发明专利技术公开了一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的新型绿色长余辉发光材料及其制备方法。该发光材料的化学表达式为Zn

Green long afterglow phosphors with Zn and O defects as luminescence centers

The invention discloses a novel green long afterglow luminescent material with Zn position and O position defect as a luminescent center and a preparation method thereof. The chemical expression of the luminescent material is Zn

【技术实现步骤摘要】
以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料
本专利技术属于无机功能材料制备领域，具体涉及一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料及其制备方法。
技术介绍
长余辉发光材料即蓄光材料是一类功能性陶瓷材料，能吸收可见、紫外光并储存起来，并在黑暗中持续发光。长余辉发光材料可发挥储能、节能的作用，在消防标志、安全逃逸指示、照明设备指示、显示装置、工艺品装饰、光电信息等领域有着广泛应用。常见的长余辉发光材料包括主体基质材料、激活剂(发光中心)以及辅助激活剂。已公开的专利技术以及文献报道常以稀土离子或一些过渡金属离子为发光中心，如Eu2+、Eu3+、Tb3+、Nd3+、Mn2+、Cu+等。如专利技术专利一种橙黄色长余辉材料（申请号：201410791393.2）公开了以Eu2+为发光中心的Li2Sr1-x-ySiO4：xEu2+，yR3+橙黄色长余辉材料的制备；专利技术专利长余辉磷光材料（申请号：98124888.8）公开了一种以铕(Eu2+),镝(Dy3+)和铈(Ce3+)作为附加激活剂的碱土磷铝酸长余辉磷光材料的制备；专利技术专利一种快速合成长余辉发光材料的方法（申请号：201010243006.3）公开了一种快速合成长余辉发光材料Ca(0.8-2x)Zn0.2TiO3:xPr3+，xNa+的制备方法，其中Pr3+为发光中心；专利技术专利一种红色长余辉发光材料及其制备方法（申请号：200910112064.X）公开了一种Mn2+离子激活红色长余辉发光材料(Zn1-α-βMnαLnβ)3（P1-0.8γSiγO4）2的制备方法；专利技术专利一种红色长余辉发光材料及其制备方法（申请号：201310089863.6）公开了一种以Cr3+为发光中心的红色长余辉发光材料ZnGa2O4：aCr3+,bDy3+的制备。此外，文献（K.Yeh,W.Liu.Mater.Res.Bull.80(2016)127-134）报道了以Ce3+,Eu3+orTb3+离子作为发光中心的发光材料NaCaGaSi2O7:RE,Li+(RE=Ce3+,Eu3+orTb3+)的制备等。这些发光材料均以稀土离子或一些过渡金属离子为发光中心。而通过调整制备工艺，可在材料里制造内部缺陷并利用缺陷捕获光子以蓄光，而带电子和带空穴的缺陷在材料中会发生迁移并在迁移过程中相遇而发生覆灭而发光，即发光中心完全为缺陷而不需要稀土离子或过渡金属离子。基于此原理，本专利技术建立了一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料Zn1-δAl2O4-δ的制备技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的新型绿色长余辉发光材料及其制备方法，该长余辉发光材料以缺陷作为发光中心，与传统采用稀土离子或过渡金属离子作为发光中心的长余辉发光材料相比，成本低且性能稳定。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料，其化学表达式为Zn1-δAl2O4-δ，其中δ为0.001~0.09。所述绿色长余辉发光材料的制备方法包括以下步骤：1）按化学计量比分别称取ZnO、Al(NO3)3·9H2O，并称取ZnO及Al(NO3)3·9H2O总质量5%-20%的硼酸、60%-200%的尿素；2）把称量好的Al(NO3)3·9H2O、尿素、硼酸混合后溶解于蒸馏水，配成总质量分数为5-10%的澄清溶液A；3）往称量好的ZnO中滴加6mol/L的硝酸，至其完全溶解为止，再加蒸馏水配成ZnO质量分数为5-10%的澄清溶液B；4）将溶液A、B混合均匀，置于坩埚中，在500-700℃炉子中预燃烧5-10分钟，获得白色前躯体粉末；5）将所得前躯体粉末研磨后置于高温炉中，在H2/N2混合气体（H2、N2的体积比为2-8:98-92）或CO还原性气氛中，于900-1200℃煅烧2-5小时，获得所述发光材料的白色粉末。本专利技术的显著优点在于：本专利技术采用燃烧法结合高温还原气氛下煅烧，制备得到一种以材料内部Zn位及O位缺陷为发光中心的新型绿色长余辉发光材料，其不需要掺杂传统的稀土离子或过渡金属离子，材料成本低，且其稳定性好，经光线照射15分钟后在暗处能观察到鲜艳的绿光，目测余辉时间可长达5小时以上。附图说明图1为本专利技术绿色长余辉发光材料的发光机理示意图。图2为实施例3所得绿色长余辉发光材料Zn0.97Al2O3.97的X-射线衍射图。图3为实施例3所得绿色长余辉发光材料Zn0.97Al2O3.97的激发和发射光谱图。图4为实施例3所得绿色长余辉发光材料Zn0.97Al2O3.97在不同气氛下煅烧的热释光谱图，其中a曲线为在H2/N2还原气氛中煅烧，b曲线为在空气中煅烧。图5为实施例3所制备绿色长余辉发光材料Zn0.97Al2O3.97在不同气氛下煅烧的余辉衰减曲线对比图，其中a曲线为在H2/N2还原气氛中煅烧，b曲线为在CO还原气氛中煅烧煅烧，c曲线为在空气中煅烧。图6为实施例3-5所得绿色长余辉发光材料Zn1-δAl2O4-δ的余辉衰减曲线对比图，其中a曲线为Zn0.97Al2O3.97，b曲线为Zn0.94Al2O3.94，c曲线为ZnAl2O4。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。所用原材料ZnO、Al(NO3)3以及助溶剂硼酸、助燃剂尿素均为分析纯。实施例11）按化学计量比0.999:2分别准确称取0.813gZnO、7.503gAl(NO3)3·9H2O，并称取1.663g硼酸、16.6g尿素；2）把称量好的Al(NO3)3·9H2O、尿素、硼酸混合后溶解于257mL蒸馏水，配成总质量分数为10%的澄清溶液A；3）往称量好的ZnO中滴加6mol/L的硝酸，至其完全溶解为止，再加8mL蒸馏水，配成ZnO质量分数为10%的澄清溶液B；4）将溶液A、B混合均匀，置于坩埚中，在700℃炉子中预燃烧10分钟，获得白色前躯体粉末；5）将所得前躯体粉末研磨后置于高温炉中，在CO还原性气氛中，于1200℃煅烧5小时，获得发光材料Zn0.999Al2O3.999的白色粉末。实施例21）按化学计量比0.91:2分别准确称取0.741gZnO、7.503gAl(NO3)3·9H2O，并称取0.412g硼酸、4.95g尿素；2）把称量好的Al(NO3)3·9H2O、尿素、硼酸混合后溶解于257mL蒸馏水，配成总质量分数为5%的澄清溶液A；3）往称量好的ZnO中滴加6mol/L的硝酸，至其完全溶解为止，再加15mL蒸馏水配成ZnO质量分数为5%的澄清溶液B；4）将溶液A、B混合均匀，置于坩埚中，在500℃炉子中预燃烧5分钟，获得白色前躯体粉末；5）将所得前躯体粉末研磨后置于高温炉中，在H2/N2混合气体（H2、N2的体积比为8:92）中，于900℃煅烧3小时，获得发光材料Zn0.91Al2O3.91的白色粉末。实施例31）按化学计量比0.97:2分别准确称取0.789gZnO、7.503gAl(NO3)3·9H2O，并称取0.829g硼酸、8.3g尿素；2）把称量好的Al(NO3)3·9H2O、尿素、硼酸混合后溶解于277mL蒸馏水，配成总质量分数为6%的澄清溶液A；3）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料，其特征在于：所述发光材料的化学表达式为Zn

【技术特征摘要】
1.一种以Zn位及O位缺陷为发光中心的绿色长余辉发光材料，其特征在于：所述发光材料的化学表达式为Zn1-δAl2O4-δ，其中δ为0.001~0.09。2.一种如权利要求1所述绿色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）按化学计量比分别称取ZnO、Al(NO3)3·9H2O，并称取ZnO及Al(NO3)3·9H2O总质量5%-20%的硼酸、60%-200%的尿素；2）把称量好的Al(NO3)3·9H2O、尿素、硼酸混合后溶解于蒸馏水，配成总质量分数为5-10%的澄...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子山，刘国彬，林惠琳，陈国良，上官小文，方村玫，林捷，
申请(专利权)人：闽南师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35