一种电化学改性光致发光材料的方法技术

一种电化学改性光致发光材料的方法，属于光致发光材料领域。该方法为：按照制备的光致发光材料的化学分子式的化学计量比，称量原料；将原料溶于水，加入柠檬酸混合，搅拌，烘干，130～200℃膨发，研磨，过筛，800～1200℃煅烧，得到活性粉体；向活性粉体加入粘结剂、导电剂、溶剂，混匀后，将得到的电极浆料涂敷到基体材料上，烘干，得到电极薄膜材料，将电极薄膜材料为工作电极，组装在锂电池中，进行恒电流充放电处理，并多次的充放电循环，得到光致发光材料。该光致发光材料，无稀土元素添加，能应用于多种材料体系，在不改变材料发光固有位置的前提下能够提高材料的发光强度，可以应用到安全标识、LED或生物荧光标记等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学改性光致发光材料的方法
本专利技术属于光致发光材料领域，具体涉及一种电化学改性光致发光材料的方法。
技术介绍
当材料受紫外线、X-射线和电子射线等照射后而发光的现象称之为光致发光现象，光致发光根据发出的光的延迟时间分为荧光和磷光。通常状态下，物质吸收光子或者电磁波后重新辐射出光子大致分为三个过程，即光的吸收，能量的传递及光发射。发光材料早在10世纪初就在中国和日本就已经被发现，但是很长一段时间内发光材料只限于装饰的目的。直到19世纪末，X-射线，阴极管射线以及气体放电的专利技术代表发光材料得到了初步应用。随后，随着发光材料的迅猛发展，该材料在照明、安全标识以及显示器显示等领域得到广泛的应用。尤其是近些年，对于近红外辐射的长余辉材料在生物荧光标记领域又成为了广大学者的研究热门，但发光材料一般都需要添加稀土元素。本文所提出的通过锂离子运动对于材料进行改性的方法指的是通过锂电池在低电位环境下发生的氧化还原反应会对材料本身起到缺陷调控的作用，从而对现有的无稀土元素添加发光材料进行性能的改性。很多研究结果表明通过掺杂、合成方法的调控可以实现材料存在不同程度的缺陷，从而需要对发光性能进行改进。
技术实现思路
针对现有的光致发光材料，本专利技术提供一种电化学改性光致发光材料的方法。该光致发光材料，为无稀土元素添加的光致发光材料，能应用于多种材料体系，在不改变材料发光固有位置的前提下能够提高材料的发光强度，而不用添加稀土元素，可以应用到安全标识、LED或生物荧光标记等领域。本专利技术的一种电化学改性光致发光材料的方法，包括以下步骤：步骤1：按照制备的光致发光材料的化学分子式的化学计量比，称量原料；步骤2：将称量好的原料溶于水中，加入柠檬酸混合，搅拌均匀后，烘干，得到干凝胶；其中，按摩尔比，柠檬酸：原料中金属离子总和＝(1.5～2)：1；将干凝胶进行膨发，膨发温度为130～200℃，膨发后，研磨成粉，过筛，得到粉末；将粉末进行煅烧，得到活性粉体；其中，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为3～5h；步骤3：将组装锂电池的原料进行真空干燥，向活性粉体加入粘结剂、导电剂、溶剂，混合均匀后，得到电极浆料；将电极浆料涂敷到基体材料上，烘干，制备得到电极薄膜材料，将电极薄膜材料作为工作电极，组装在锂电池中；步骤4：将组装的锂电池进行恒电流充放电处理，并进行了多次的充放电循环，将工作电极取出后，即为光致发光材料。所述的步骤2中，所述的水为去离子水。所述的步骤2中，膨发时间为8～15h，优选为10h，膨发温度优选为130℃。所述的步骤2中，所述的研磨成粉，过滤，得到的粉末为50～200目。所述的步骤2中，作为优选，煅烧温度为900℃，煅烧时间为4h。所述的步骤3中，所述的真空干燥，干燥温度为100-140℃，最优温度为120℃；干燥时间为5-12h，最优时间为10h。所述的步骤3中，所述的基体材料为铝箔或铜箔。所述的步骤3中，所述的粘结剂为质量分数为5～10％的PVDF，导电剂为炭质导电剂，优选为乙炔黑，其中，按质量比，活性粉体：粘结剂：导电剂＝(7～8)：(1～2)：(1～2)。所述的步骤3中，所述的溶剂优选为NMP，其目的为分散电极浆料，按固液比，活性粉体：溶剂＝0.48g：(2～4)mL。所述的步骤3中，混合均匀采用搅拌混合，混合时间优选为3h。所述的步骤3中，所述的电极薄膜材料的厚度为50μm～200μm，涂抹后需进行压膜，压膜的压力为8～12MPa，优选为10MPa。所述的步骤3中，所述的烘干，烘干温度为50℃～80℃。所述的步骤3中，所述的锂电池，以电极薄膜材料作为工作电极，Li为对电极，以EC:EMC:DMC按照体积比为1:1:1混合，作为电解液，Celgard2321为隔膜。所述的步骤4中，所述的多次充放电循环，为1～1000次，优选为10次。本专利技术的电化学改性光致发光材料的方法，尤其适用于锂基光致发光材料。所述的锂基光致发光材料，优选的化学成分的组成为Li2ZnGeO4、Li2Zn1-xGeO4:xMn或LiGa5-yO8:yCr中的一种，其中，x＝0.0001～0.2，y＝0.0001～0.2。本专利技术的电化学改性光致发光材料的方法中，当制备锂基光致发光材料时，原料为：LiNO3，Zn(NO3)2，GeO2，Ga(NO3)3，Mn(NO3)2，Cr(NO3)3和柠檬酸。本专利技术的无稀土元素添加光致发光材料的应用，为将其应用到安全标识、LED或生物标记领域。本专利技术的一种电化学改性光致发光材料的方法，其具有以下有益效果：本专利技术制备方法得到的光致发光材料在荧光强度以及荧光寿命得到改进，即发光强度增强及寿命增加，而不用添加稀土元素。本专利技术发光材料，并应用于多种材料体系，在不改变材料发光固有位置的前提下能够提高材料的发光强度，可以应用到LED以及生物荧光标记等领域。附图说明图1为本专利技术对比例1～3和实施例1～6制得的光致发光材料X射线衍射图谱：(a)1.对比例1制备的发光材料；2.实施例1制备的发光材料；3.实施例2制备的发光材料；4.实施例3制备的发光材料；5.实施例4制备的发光材料；(b)1.对比例2制备的发光材料；2.实施例5制备的发光材料；(c)1.对比例3制备的发光材料；2.实施例6制备的发光材料。图2本专利技术对比例1～3和实施例1～6制得的光致发光材料的高分辨透射电镜图片：(a)对比例1制备的发光材料；(b)实施例1制备的发光材料；(c)实施例2制备的发光材料；(d)实施例3制备的发光材料；(e)实施例4制备的发光材料；(f)对比例2制备的发光材料；(g)实施例5制备的发光材料；(h)对比例3制备的发光材料；(i)实施例6制备的发光材料，所有透射电镜图片左上角均为与之对应的快速傅里叶变换图片，所有的白色标尺均为2nm。图3本专利技术对比例1～3和实施例1～6制备的光致发光材料的光致发光谱图以及荧光寿命谱图：(a)1.对比例1制备的发光材料；2.实施例1制备的发光材料；3.实施例2制备的发光材料；4.实施例3制备的发光材料；5.实施例4制备的发光材料；(b)1.对比例2制备的发光材料；2.实施例5制备的发光材料；(c)1.对比例3制备的发光材料；2.实施例6制备的发光材料。具体实施方式以下通过具体的实施例并结合附图对本专利技术作进一步的介绍。以下实施例中，所用试剂均为市售产品，分析纯。对比例1本实施例中，一种光致发光材料，该材料的化学组成通式为：Li2ZnGeO4。一种电化学改性光致发光材料的方法，包括下列步骤：(1)将原料LiNO3，Zn(NO3)2，GeO2按照Li2ZnGeO4分子式的化学计量比进行准确称量；(2)将称好的原料溶于去离子水中，逐滴加入柠檬酸溶液，随后常温搅拌3h，搅拌结束后放入烘箱中70℃烘干，直到水挥发完全得到干凝胶；其中，按摩尔比，柠檬酸：原料中金属离子总和＝1.5:1；随后将干凝胶加热至130℃并保持10h进行膨发，随后将膨发材料取出研磨至细粉，过筛，得到小于50目的粉末；将小于50目的粉末在马弗炉中900℃煅烧4h，最后得到活性粉体；(3)将组装锂电池的原料进行真空干燥，将质量分数为5％的PVDF作为粘结剂，乙炔黑作为导电剂，NMP为溶剂，加入到活性粉体中，搅拌3h，得到电极浆料；其中，按质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学改性光致发光材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按照制备的光致发光材料的化学分子式的化学计量比，称量原料；步骤2：将称量好的原料溶于水中，加入柠檬酸混合，搅拌均匀后，烘干，得到干凝胶；其中，按摩尔比，柠檬酸：原料中金属离子总和＝(1.5～2)：1；将干凝胶进行膨发，膨发温度为130～200℃，膨发后，研磨成粉，过筛，得到粉末；将粉末进行煅烧，得到活性粉体；其中，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为3～5h；步骤3：将组装锂电池的原料进行真空干燥，向活性粉体加入粘结剂、导电剂、溶剂，混合均匀后，得到电极浆料；将电极浆料涂敷到基体材料上，烘干，制备得到电极薄膜材料，将电极薄膜材料作为工作电极，组装在锂电池中；步骤4：将组装的锂电池进行恒电流充放电处理，并进行了多次的充放电循环，将工作电极取出后，即为光致发光材料。

【技术特征摘要】
1.一种电化学改性光致发光材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按照制备的光致发光材料的化学分子式的化学计量比，称量原料；步骤2：将称量好的原料溶于水中，加入柠檬酸混合，搅拌均匀后，烘干，得到干凝胶；其中，按摩尔比，柠檬酸：原料中金属离子总和＝(1.5～2)：1；将干凝胶进行膨发，膨发温度为130～200℃，膨发后，研磨成粉，过筛，得到粉末；将粉末进行煅烧，得到活性粉体；其中，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为3～5h；步骤3：将组装锂电池的原料进行真空干燥，向活性粉体加入粘结剂、导电剂、溶剂，混合均匀后，得到电极浆料；将电极浆料涂敷到基体材料上，烘干，制备得到电极薄膜材料，将电极薄膜材料作为工作电极，组装在锂电池中；步骤4：将组装的锂电池进行恒电流充放电处理，并进行了多次的充放电循环，将工作电极取出后，即为光致发光材料。2.如权利要求1所述的电化学改性光致发光材料的方法，其特征在于，所述的步骤2中，膨发时间为8～15h。3.如权利要求1所述的电化学改性光致发光材料的方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的研磨成粉，过滤，得到的粉末为50～200目。4.如权利要求1所述的电化学改性光致...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐西伟，谷耀行，刘馨玥，张晓燕，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21