一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法技术

一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法，所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料化学式为(LnA1‑

【技术实现步骤摘要】
一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及无机发光材料领域，尤其涉及一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]应力发光(Mechanoluminescence)是指物体在受到外界应力作用时，将机械能转换为光子对外释放能量的现象。应力发光可以分为弹性应力发光、塑性应力发光和断裂发光三类。弹性应力发光材料具有可重复性，在材料弹性极限范围内，应力发光强度与所受的机械力呈现正相关关系。这种特性使弹性应力发光材料在应力分布可视化、桥梁建筑微裂纹检测、能量存储、应力发光传感器等重要领域具有广阔的应用前景。
[0003]近20年来，研究者开发了一系列的应力发光材料，比如CaYAl3O7:Eu
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(紫光)、ZnS:Cu(绿光)、Ca2MgSi2O7:Eu
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(绿光)、CaZnOS:Mn
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(橙光)、Ca2Nb2O7:Pr
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(红光)等(参照非专利文献1：Xu,C.-N.等5人，《应用物理快报(Applied Physics Letters)》，1999年、74卷、2414
–
2416页；及非专利文献2：Zhang,H.等4人，《日本应用物理学杂志(Japanese Journal of Applied Physics)》，2009年、48卷、04C109页)。然而，具有实际应用价值的应力发光材料种类非常有限，仅仅局限于SrAl2O4:Eu
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、ZnS:Cu等几种。需要开辟更多新的应力发光材料，并且拓展其发光波长范围才能够满足在上述领域的使用需求。目前，弹性应力发光材料的研究主要存在以下几个问题：(1)性能优异的弹性应力发光材料的种类相对较少；(2)大部分现有的弹性应力发光材料的效率比较低；(3)弹性应力发光材料的发光机理研究尚不完善；(4)弹性应力发光材料缺乏规范统一的表征系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料，所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的化学通式为(LnA
1-x
LnB
x
)2O2S，其中LnA选自Y、La、Gd、Lu中的一种或多种，LnB选自Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种，x表示LnB的摩尔百分含量，0<x<0.5。
[0007]所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的晶体结构属于三方晶系，空间群为
[0008]所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的组成中，0<x<0.05。
[0009]一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)LnA和LnB采用其氧化物或者硝酸盐为原料，S采用硫粉或者升华硫为原料，各元素按照其化学计量比称取原料，研磨混合均匀；
[0011](2)将步骤(1)中研磨后的混合粉体置于氧化铝坩，在空气或保护气氛下升温至1100～1350℃，并保温2～10h，然后随炉自然冷却到室温；
[0012](3)将步骤(2)中冷却后的粉体研磨，得到所述氧硫化物弹性应力发光材料(LnA
1-x
LnB
x
)2O2S。
[0013]在步骤(1)中，LnA、LnB采用其氧化物为原料，S采用升华硫为原料。
[0014]在步骤(2)中使用的保护气氛为纯氮气气氛或氮氢混合气气氛。
[0015]所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料无需进行预先的紫外光或可见光照射，对多波段氧硫化物弹性应力发光材料粉体施加应力、或者对多波段氧硫化物弹性应力发光材料粉体与弹性高分子材料混合后制得的薄膜或圆柱体施加应力，在材料的弹性极限内出现应力发光。
[0016]对所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料施加的应力包括但不限于摩擦、压缩、拉伸、完全、撞击、扭转、超声等机械作用。
[0017]相对于现有技术，本专利技术技术方案取得的有益效果是：
[0018](1)本专利技术所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其光学性能优异，发光颜色和波长可实现调控，制备工艺简单，在材料结构探伤监测、电子签名等有关应力监测的领域具有广阔的应用前景。
[0019](2)本专利技术材料制备采用传统的固相反应方法制备，工艺简单，设备要求低，条件容易控制，成本低廉，制备过程无有毒有害物质产生，环境友好。
附图说明
[0020]图1为通过实施例1～2获得的应力发光材料的XRD图谱和标准卡片。
[0021]图2为通过实施例3获得的应力发光材料的XRD图谱和标准卡片。
[0022]图3为通过实施例4获得的应力发光材料的XRD图谱和标准卡片。
[0023]图4为实施例1制备的样品的摩擦发光光谱。
[0024]图5为实施例2制备的样品的摩擦发光光谱。
[0025]图6为实施例3制备的样品的摩擦发光光谱。
[0026]图7为实施例4制备的样品的摩擦发光光谱。
[0027]图8为实施例5制备的粉体胶样品的摩擦发光光谱。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术做进一步详细说明。
[0029]实施例1～4
[0030]选取稀土离子氧化物和升华硫作为原料，按照各元素摩尔比称取原料(具体如表1所示)，将上述原料放入玛瑙研钵中研磨，混合均匀后，取适量样品放入圆柱型刚玉坩埚，再将坩埚放入刚玉舟中，将刚玉舟放入管式炉中，在氮氢混合气气氛下升温至1250℃保温6h，随炉自然冷却，将冷却后的样品研磨10～30min，获得氧硫化合物基的应力发光粉体。
[0031]表1实施例1～4的样品配比
[0032][0033]图1为实施例1～2制备样品的X-射线衍射图，谱线采用布鲁克d8-advance bruker X射线衍射仪测定，测试电压40kv,测试电流40mA,选用Cu-Kα射线，波长为X射线衍射分析表明样品在1250℃下焙烧6h可以得到Y2O2S纯相，属于三方晶系，稀土离子Eu、Tb的掺杂没有影响晶相的形成，且没有观察到其他杂相。
[0034]图2为实施例3制备样品的X-射线衍射图，谱线采用布鲁克d8-advance bruker X射线衍射仪测定，测试电压40kv,测试电流40mA,选用Cu-Kα射线，波长为X射线衍射分析表明样品在1250℃下焙烧6h可以得到Gd2O2S纯相，属于三方晶系，稀土离子Eu的掺杂没有影响晶相的形成，且没有观察到其他杂相。
[0035]图3为实施例4制备样品的X-射线衍射图，谱线采用布鲁克D8-Advance Bru本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其特征在于：所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的化学通式为(LnA
1-x
LnB
x
)2O2S，其中LnA选自Y、La、Gd、Lu中的一种或多种，LnB选自Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种，x表示LnB的摩尔百分含量，0<x<0.5。2.如权利要求1所述的一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其特征在于：所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的组成中，0<x<0.05。3.如权利要求1所述的一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其特征在于：所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的晶体结构属于三方晶系，空间群为4.如权利要求1所述的多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其特征在于无需进行预先的紫外光或可见光照射，直接加载机械力即可出现应力发光。5.如权利要求1所述的多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其特征在于无需进行预先的紫外光或可见光照射，对多波段氧硫化物弹性应力发光材料施加应力、或者对多波段氧硫化物弹性应力发光材料与弹性高分子材料混合后制得的薄膜或圆柱体施加应力，在材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄逸熙，李武辉，林飞燕，陈昌健，周天亮，解荣军，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：