长余辉转光剂及其制备方法和长余辉转光膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于转光剂和转光膜领域。长余辉转光剂，化学组成通式为：SrAl2O4‑3x/2Nx:Eu

【技术实现步骤摘要】
长余辉转光剂及其制备方法和长余辉转光膜及其制备方法
本专利技术属于转光剂和转光膜领域，特别是涉及一种长余辉转光剂和长余辉转光膜。
技术介绍
光照是植物生长发育的重要生态因子，对植物的健康生长具有重大影响。但是，由于地球自转的原因，我们的地球存在白天和黑夜，尤其是对于纬度较高的地区，植物的光照时间短，直接导致植物生长速度缓慢。为了改善这一自然条件的限制，我们可以通过人为地延长光照时间的方法来进行改进。长余辉材料是一种非常友好的发光材料，它能够在白天吸收太阳光能量，当太阳下山进入夜晚之后，它还能够持续发光，促进植物的生长。在众多长余辉材料中，最具代表性而且性能最好的是铝酸盐基长余辉发光材料，比如稀土离子掺杂的MAl2O4:Eu2+，RE3+，其中，M是碱土金属元素，Eu2+是发光中心，RE是稀土元素且会导致缺陷能级的形成，从而形成长余辉。在该类荧光粉中，不同的M会使得Eu2+所处的晶体场强度发生明显的变化，从而产生不同的发光和余辉颜色。但是，该类荧光粉通常只发射蓝绿色长余辉，例如，用不同方法合成的CaAl2O4:Eu2+,Nd3+,La3+、SrAl2O4:Eu2+,Dy3+和BaAl2O4:Eu2+,Dy3+发射光谱的峰值一般约为438-445nm、512-530nm、495-500nm。除此以外，在铝酸盐基发光材料中4SrO·7Al2O3:Eu2+,Dy3+和2SrO·3Al2O3:Eu2+,Dy3+等也具有优良的蓝绿色长余辉发光。然而植物更需要的是红光成分，因此，现有的材料不太适合植物照明。为了获得一种发射红光的长余辉材料，必须对现有荧光粉进行全新的设计与合成。对于长余辉发光材料而言，基质的选择是非常重要的，基质必须提供合适的晶体环境，即使对于同样的激活剂和敏化剂，也并不是所有的基质材料都能有长余辉发光现象。对于合适的基质材料，不同的激活剂及浓度和不同价态的激活离子对发光材料的性能影响也各不相同。另外，并不是所有的激活剂都能产生长余辉现象。一般来说，作为长余辉发光特性的激活剂离子主要是那些具有相对较低的4f-5d跃迁能量或具有很高电荷迁移带能量的稀土离子，如Eu2+、Tm3+、Yb3+、Ce3+、Tb3+、Pr3+等稀土离子。Eu2+在碱土铝酸盐体系中主要表现为d-f宽带跃迁发射，因而发射波长随基质组成和结构的变化而变化。Eu2+的发射波长主要集中在蓝绿色波段，有时也可以延伸到紫色和红色波段，但是此时的亮度和余辉都较弱。由于Eu2+在紫外区到可见区比较宽的波段内具有较强的吸收能力，所以通过改变基质材料和共掺杂剂等方法，可以使得Eu2+激活的材料在太阳光、日光灯或白炽灯等光源的激发下产生由紫色到红色的长余辉发光。但是，如果单纯掺杂Eu2+，余辉性能仍然较差，在这种情况下，一般需要添加辅助激活剂。最常用的辅助激活剂是三价稀土离子Re3+。当将三价稀土离子掺入含有二价铕的材料如碱土铝酸盐形成MAl2O4:Eu2+,Re3+时，三价稀土离子Re3+不等价取代二价的碱土离子M2+(M2+为Sr2+、Ca2+、Ba2+、Mg2+等)，从而产生不同深度的陷阱，该陷阱可用于存储电子和空穴。为了产生超长余辉的发光，首先要求陷阱具有合适的深度。若陷阱太深，则存储其内的电子和空穴就不能释放出来，在室温下就观察不到超长余辉发光现象；若陷阱太浅，则存储其内的电子和空穴很快就全部释放出来而使得余辉时间不长。除此之外，还要求掺入的三价稀土离子对陷阱中的电子、空穴具有合适的亲和力，亲和力太强或太弱都起不到延长余辉时间的作用。对于不同的基质材料，可以有不同的三价稀土离子(如La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Y3+等)作为辅助激活剂。每一种材料都对应有一种最合适的辅助激活剂，例如，对于SrAl2O4:Eu2+和Sr4Al14O25:Eu2+以Dy3+为最好，而对于CaAl2O4:Eu2+则以Nd3+和La3+按一定比例共同掺杂为最好。三价稀土辅助激活剂Dy3+、Nd3+、Ho3+、Pr3+、Er3+具有合适的光学电负性(1.09-1.21)，对电子、空穴具有合适的亲和力，可缓慢地把存储在陷阱内的电子和空穴释放至Eu2+，从而可以产生Eu2+的超长余辉发光现象。尤其是Dy3+，可以显著地延长余辉时间，而易还原的稀土离子Sm3+、Tm3+和Yb3+的光学电负性较大，易氧化的稀土离子Ce3+和Tb3+的光学电负性则较小，当这些离子作为辅助激活剂时，对陷阱中的电子、空穴的亲和力或是太强或是太弱，因而对延长余辉时间的作用并不明显。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中长余辉材料在红光区域发光较弱，余辉时间太短的缺点，本专利技术的一个目的是提供一种在红光区域具有较强的长余辉发光的转光剂及其制备方法。本专利技术的另一个目的是提供一种利用在红光区域具有较强的长余辉发光的转光剂和薄膜树脂合成了一种新型的转光膜。为解决上述现有技术的不足，本专利技术所采用的技术方案如下：长余辉转光剂，化学组成通式为：SrAl2O4-3x/2Nx:Eu2+，RE3+，其中Re3+是Dy3+、Nd3+、La3+、Ho3+、Pr3+、Er3+稀土元素中的一种或几种的组合，x的取值范围为2/3≤x≤2。作为优选，制备方法包括以下步骤：(1)以SrCO3、Al2O3、AlN、Eu2O3及其它稀土氧化物为原料，按照化学式SrAl2O4-3x/2Nx:Eu2+，RE3+的化学计量比称取各原料；(2)将步骤(1)获得的原料在玛瑙研钵中充分研磨后混合均匀；(3)将步骤(2)获得的混合物放入刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚和混合物一起放入高温管式炉中进行灼烧，灼烧温度为1300-1500℃，灼烧时间为6-10小时，灼烧完成后样品随炉降温至室温，最后取出获得烧结体；(4)将步骤(3)获得的烧结体进行球磨粉碎，然后用蒸馏水洗涤烘干，即得所述长余辉转光剂。作为优选，烧结气氛为5％的氢气和95％的氮气混合气。一种长余辉转光膜，包括薄膜树脂、改性助剂和权利要求1所述的长余辉转光剂；按重量百分比计，长余辉转光剂为0.1-2.0％，所述改性助剂为0.1％-5.0％，其余为薄膜树脂。作为优选，所述薄膜树脂的成分为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯、聚酰胺中的一种或几种。作为优选，改性助剂为光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂中的一种或几种。作为优选，光稳定剂为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑或丁二酸，抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚或2,4,6三叔丁基苯酚水杨酸苯酯、润滑剂为聚乙烯蜡或硬脂酸锌。一种长余辉转光膜制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)按重量百分比称取薄膜树脂50-80份、长余辉转光剂10-40份、改性助剂3-30份；(2)在塑炼机将上述材料均匀混合，加热温度为150-200℃，然后利用造粒挤出机制作成转光母粒；(3)按重量百分比称取转光母粒1-10份、薄膜树脂90-99份，混合均匀后在吹膜机上吹制薄膜，加热温度为150-200℃。作为优选，改性助剂是光稳定剂1-10份、抗氧化剂1-10份、润滑剂1-10份。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)长余辉转光剂能够充分吸收太阳光中的紫光和近紫外光，将其引入农用薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
长余辉转光剂，其特征在于化学组成通式为：SrAl2O4‑3x/2Nx:Eu

【技术特征摘要】
1.长余辉转光剂，其特征在于化学组成通式为：SrAl2O4-3x/2Nx:Eu2+，RE3+，其中Re3+是Dy3+、Nd3+、La3+、Ho3+、Pr3+、Er3+稀土元素中的一种或几种的组合，x的取值范围为2/3≤x≤2。2.长余辉转光剂的制备方法，其特征在于长余辉转光剂如权利要求1所述；制备方法包括以下步骤：(1)以SrCO3、Al2O3、AlN、Eu2O3及其它稀土氧化物为原料，按照化学式SrAl2O4-3x/2Nx:Eu2+，RE3+的化学计量比称取各原料；(2)将步骤(1)获得的原料在玛瑙研钵中充分研磨后混合均匀；(3)将步骤(2)获得的混合物放入刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚和混合物一起放入高温管式炉中进行灼烧，灼烧温度为1300-1500℃，灼烧时间为6-10小时，灼烧完成后样品随炉降温至室温，最后取出获得烧结体；(4)将步骤(3)获得的烧结体进行球磨粉碎，然后用蒸馏水洗涤烘干，即得所述长余辉转光剂。3.长余辉转光剂的制备方法，其特征在于烧结气氛为5％的氢气和95％的氮气混合气。4.一种长余辉转光膜，其特征在于包括薄膜树脂、改性助剂和权利要求1所述的长余辉转光剂；按重量百分比计，长余辉转光剂为0.1-2.0％，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼坚，
申请(专利权)人：浙江转喆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33