长波紫外激发的白色发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发光材料，公开了一种长波紫外激发的白色发光材料，其组成通式为为ＺｎＯ：ｘＣａ，其中０．０１≤ｘ≤０．１，平均粒径１－５ｕｍ，在３８５－３９５ｎｍ的长波紫外区有很强的吸收，在４５０－６００ｎｍ有很强的发射。其制备方法为：将含锌基质原料与含钙化合物研磨混合均匀，得到前驱物，其中含锌基质原料中锌元素与含钙化合物中钙元素摩尔比为１∶０．０１－１∶０．１；将上述前驱物在９５０～１０５０℃下烧结１－２小时；再将烧结后产物研磨后即得到长波紫外激发的白色发光材料。本方法采用研磨法结合空气氧化法，烧结温度低；生产工艺简单易操作、原料廉价易得适合工业化生产，而且所得产品具有很高的化学及光学稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氧化锌发光材料领域，具体涉及长波紫外激发的白色发光材料。
技术介绍
近年来随着各种功能材料的广泛应用，对材料发光性质的研究不断深入，同时也由于白光发光器件(LED)、激光二极管(LD)、真空荧光显示器(VFDs)以及最近新发展最有潜力的场发射平板显示器(FEDs)等巨大市场需求，促进了人们对III-V和II-VI族半导体材料的研究。ZnO是重要的半导体材料，在大气中不容易被氧化，具有很高的化学和热稳定性，激子束缚能大(激子束缚能为60meV，是ZnSe和GaN基材料的3倍)，禁带宽度约为3.36eV，室温下不易被热激发，容易实现受激发射，允许激子高温下复合，是制作与激子相关的光学器件中最有希望的材料。也是少数几种易于实现量子尺寸效应的氧化物半导体之一，可用作光电池、陶瓷、压敏、传感器、催化剂、发光材料等。同时，ZnO是一种具有纤锌矿结构的六方晶体。根据能带结构，ZnO晶体内部的晶格缺陷或者是掺杂的杂质对它的电学和光学性质产生巨大的影响。ZnO晶体内的晶格缺陷例如氧缺陷、锌缺陷、锌间隙、氧反替位等等可以导致400-730nm的可见发射。近年来，在ZnO中掺杂主族元素制备发光材料的研究引起了科学界的高度重视。由于钙、锌元素的电负性、原子半径等相差不大，钙很有可能进入ZnO的晶格当中造成缺陷引起ZnO体系的光电性质发生明显的改变。但是，钙的稳定性与生长温度之间存在明显的差异，在ZnO的制备过程中，Ca的掺杂是很困难的，因此，需要一种新的简单的方法，使Ca能顺利掺杂进入ZnO的晶格，并导致ZnO体系的光学性质发生明显的变化。-->
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种长波紫外激发的白色发光材料。本专利技术的另一个目的在于提供上述长波紫外激发的白色发光材料的制备方法，能解决现有技术中存在的问题，用廉价的原材料、简捷有效的新方法制备Ca掺杂的组分单一色纯度较高的白色发光材料。其技术方案如下：一种长波紫外激发的白色发光材料，其组成由以下通式表示：ZnO:xCa，其中0.01≤x≤0.1。其平均粒径为1-5um。上述长波紫外激发的白色发光材料的制备，采用研磨法结合空气氧化法，包括以下步骤：1)将含锌基质原料与含钙化合物研磨混合均匀，得到前驱物，其中含锌基质原料中锌元素与含钙化合物中钙元素摩尔比为1∶0.01-1∶0.1；2)将上述前驱物在950～1050℃下烧结1-2小时；3)将烧结后产物研磨后即得到长波紫外激发的白色发光材料。其中含锌基质原料选自：氧化锌或硫化锌，或醋酸锌，或者摩尔比为1∶1-1∶3的氧化锌与硫的混合物，或者摩尔比为1∶1-1∶3的醋酸锌与硫的混合物。含钙化合物选自醋酸钙、氧化钙或者氢氧化钙。所得到的产物波紫外激发的白色发光材料中Zn和Ca的摩尔比例与原料中Zn和Ca摩尔之比相同。本专利技术长波紫外激发的白色发光材料具有很高的光效，粒径均匀微细，化学、光学与热性能稳定。以ZnO作为基质，Ca所造成的晶格缺陷为发光中心，Ca的掺入可使激发光谱发生明显红移到长波紫外光区，在385-395nm的长波紫外区有很强的吸收，在450-600nm有很强的发射，并具有很高的发光效率。特别是其LED长波紫外激发的性能使得该材料具有广泛的应用前景。可用于白色发光器件(LED)、激光二极管(LD)等。本专利技术与现有技术相比，优点在于：1)采用研磨法结合空气氧化法，烧结温度低、稍加研磨即可得到超细高效-->长波段激发发光粉末材料，而且所得产品具有很高的化学及光学稳定性；2)生产工艺简单易操作、原料廉价易得适合工业化生产，反应过程基本没有工业三废，属于绿色环保、低能耗高效益产业；且所得产品具有很高的光效，粒径微细，化学、光学与热性能稳定。附图说明图1为本专利技术长波紫外激发的白色发光材料的荧光光谱图图2为本专利技术长波紫外激发的白色发光材料的SEM电镜扫描图(X5000)图3为本专利技术长波紫外激发的白色发光材料的XRD图具体实施方式以下通过实施实例进一步说明本专利技术，但应理解，这些实例只是示例性的，本专利技术保护范围不局限于此。实施例1称取0.02mol ZnS和0.002mol Ca(Ac)2，在通风橱中研磨30-40分钟，混匀得前驱物。将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um，电镜扫描照片如图2所示。XRD图如图3所示，结果表明，样品主相为ZnO，即该发光材料以ZnO为基质(测试条件：电压40kV，电流40mA，扫描速度8°/min)。荧光测试图谱如图1所示，结果表明该发光材料在，在385-395nm的长波紫外区有很强的吸收，在450-600nm有很强的发射。测试条件：λex＝394nm，λem＝487nm，狭缝宽度5nm，电压450V，扫描速度600nm/min。实施例2称取0.02mol ZnO和0.002mol Ca(Ac)2在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um。实施例3称取0.02mol ZnO、0.02mol S和0.002mol Ca(Ac)2在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结2h后稍加研-->磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um。实施例4将0.02mol Zn(Ac)2和0.002mol Ca(Ac)2在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um。实施例5将0.02mol Zn(Ac)2、0.02mol S和0.002mol Ca(Ac)2在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结1.5h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um。实施例6将0.02mol ZnS和0.002mol CaO，在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1050℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um。实施例7称取0.02mol ZnS和0.002mol Ca(OH)2，在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉950℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.1，平均粒径为1-5um。实施例8称取0.02mol ZnO、0.02mol S和0.001mol CaO，在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.05，平均粒径为1-5um。实施例9称取0.02mol Zn(Ac)2和0.0002mol Ca(OH)2，在通风橱中研磨研磨30-40分钟，混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉1000℃烧结2h后稍加研磨即得目标产物，其组成为ZnO:xCa，x＝0.01，平均粒径为1-5um。实施例10称取0.02mol ZnO、0.06m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长波紫外激发的白色发光材料，其特征在于，其组成通式为ＺｎＯ：ｘＣａ，其中０．０１≤ｘ≤０．１。

【技术特征摘要】
1.一种长波紫外激发的白色发光材料，其特征在于，其组成通式为ZnO:xCa，其中0.01≤x≤0.1。2.权利要求1所述长波紫外激发的白色发光材料，其特征在于，其平均粒径为1-5um。3.长波紫外激发的白色发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将含锌基质原料与含钙化合物研磨混合均匀，得到前驱物，其中含锌基质原料中锌元素与含钙化合物中钙元素的摩尔比为1∶0.01-1∶0.1；2)将上述前驱物在950～1050℃下烧结1-2小时；3)将烧结后产物研磨后即得到长波紫外激发的白色发光材料。4.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锡宾，杨广乾，陶振卫，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]