免激活离子力致发光的金属硫氧化物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及免激活离子力致发光的金属硫氧化物及其制备方法与应用。按Ca、Ba、Zn、S的摩尔配比分别钙氧化合物、硫锌化合物、钡氧化合物混合后加入研磨助剂乙醇，经研磨混合均匀后，再经干燥、烧结、冷却、研磨即得免激活离子力致发光的金属硫氧化物。本发明专利技术的金属硫氧化物可被紫外光有效激发，激发带较宽，在220

【技术实现步骤摘要】
免激活离子力致发光的金属硫氧化物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种免激活离子力致发光的金属硫氧化物及其制备方法，属于发光材料制备的


技术介绍

[0002]力致发光(Mechanoluminescent，ML)是由材料受到一定的应力刺激而产生的发光辐射现象，是机械能直接转化为光能的一种形式。力致发光材料在人工智能皮肤、结构健康诊断、机械驱动发光和应力传感器等众多领域有潜在的应用前景，引起了国内外研究学者广泛关注。弹性应力发光因其辐射强度正比与压力的大小，在实际应用上具有较突出的优势而成为研究开发的热点。科研工作者已开发出多种弹性力致发光材料，其中，金属硫氧化物材料成本低廉、发光性能稳定、制作简单，仅需在一定力的作用即可发出光信号。
[0003]科研工作者已开发出多种金属硫氧化物类弹性力致发光材料，如ZnS:Mn
2+
，CaZnOS:Eu
3+
，SrZnOS:Pr
3+
等。此类材料通常采用在金属硫氧化物主体中掺杂激活离子如过渡金属或稀土离子方式获得力致发光辐射。CN113214823A公开了一种兼有长余辉和力致发光的三元金属硫氧化物及其制备方法；CN111909689A公开了一种力致发光复合材料及其制备方法和应用；CN107298977A公开了一种可见
‑
近红外超宽双模式响应力致发光材料及其制备方法。
[0004]目前，在不引入激活粒子的条件下，单纯依靠硫氧化物主体结构难以实施肉眼可见的力致发光现象，免激活离子的金属硫氧化物弹性力致发光材料报道很少。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，尤其是免激活离子的高效主体结构发光材料的缺乏，本专利技术提供一种免激活离子力致发光的金属硫氧化物及其制备方法。本专利技术的金属硫氧化物可被紫外光有效激发，激发带较宽，在220
‑
300nm范围内具有强吸收，除光致发光外，本专利技术的金属硫氧化物中无需激活离子能表现出一定的肉眼可见的磷光及力致发光现象。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种免激活离子力致发光的金属硫氧化物，通式为Ca1‑
x
Ba
x
ZnOS，0<x<1。
[0008]根据本专利技术优选的，所述金属硫氧化物由CaZnOS晶体和BaZnOS晶体构成，CaZnOS晶体属于P63mc空间点群、六方晶系,BaZnOS晶体属于Cmcm空间点群、正交晶系。
[0009]根据本专利技术，优选的，所述免激活离子力致发光的金属硫氧化物通式中0.04≤x≤0.8。根据本专利技术，优选的，所述的免激活离子力致发光的金属硫氧化物，具有如下化学式：
[0010]Ca
0.96
Ba
0.04
ZnOS、Ca
0.92
Ba
0.08
ZnOS、Ca
0.88
Ba
0.12
ZnOS、Ca
0.84
Ba
0.16
ZnOS、Ca
0.8
Ba
0.2
ZnOS、Ca
0.75
Ba
0.25
ZnOS、Ca
0.5
Ba
0.5
ZnOS、Ca
0.2
Ba
0.8
ZnOS。
[0011]根据本专利技术，上述免激活离子力致发光的金属硫氧化物的制备方法，包括步骤：
[0012]按Ca、Ba、Zn、S的摩尔配比分别称取钙氧化合物、硫锌化合物、钡氧化合物，混合后加入研磨助剂乙醇，经研磨混合均匀后，再经干燥、烧结、冷却、研磨即得免激活离子力致发
光的金属硫氧化物。
[0013]根据本专利技术，优选的，所述钙氧化合物为碳酸钙或氧化钙；
[0014]优选的，所述的硫锌化合物为硫化锌；
[0015]优选的，所述的钡氧化合物为碳酸钡或氧化钡。
[0016]根据本专利技术，按Ca:Ba:Zn:S＝1
‑
x:x:1:1分别称取钙氧化合物、钡氧化合物、硫锌化合物。
[0017]根据本专利技术，优选的，所述原料总质量和乙醇的体积比为1:0.5
‑
2。所述原料的总质量为碳酸钙、硫化锌、碳酸钡的总质量。
[0018]根据本专利技术，优选的，烧结前，研磨至粒径小于等于0.15mm。
[0019]根据本专利技术，优选的，所述干燥温度为60
‑
80℃，干燥时间为1
‑
3h。
[0020]根据本专利技术，优选的，所述烧结温度为1200
‑
1400K，烧结时间为3
‑
5h；优选的，所述烧结温度为1275K，烧结时间为4h；烧结温度过低结晶不完全，温度过高对管式炉要求高，实验危险性较高；
[0021]优选的，烧结气氛为无氧气氛，进一步优选Ar气。
[0022]根据本专利技术，优选的，烧结、冷却后，研磨至粒径小于等于0.155mm。
[0023]本专利技术还提供一种免激活离子力致发光的金属硫氧化物块状固体的制备方法，包括步骤如下：
[0024]将聚二甲基硅氧烷、金属硫氧化物和固化剂混合均匀，经除去气泡、固化得到免激活离子力致发光的金属硫氧化物块状固体。
[0025]根据本专利技术，优选的，所述固化剂为硅烷偶联剂。所述硅烷偶联剂可为乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷等。
[0026]根据本专利技术，优选的，所述聚二甲基硅氧烷和金属硫氧化物的质量比为4
‑
6:1，优选为5:1；所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为8
‑
12:1，优选为10:1。
[0027]根据本专利技术，采用抽真空方式除去气泡。
[0028]根据本专利技术，优选的，所述固化温度为70
‑
90℃，优选为80℃。固化时间为1
‑
3h，优选为2h。
[0029]本专利技术还提供上述免激活离子力致发光的金属硫氧化物，在力致发光领域的应用。
[0030]本专利技术的技术特点及有益效果：
[0031]1、本专利技术的免激活离子力致发光的金属硫氧化物，无需激活离子即可被紫外光有效激发，激发带比较宽，在220
‑
300nm范围内具有强吸收。
[0032]2、本专利技术的免激活离子力致发光的金属硫氧化物，除光致发光和磷光发光外，还具有无需紫外光激活的高灵敏无损力致发光现象，仅在压力存在下即可发光，无需进行预辐照等处理。本专利技术金属硫氧化物低压力下可检测到强力致发光现象，利于其在高灵敏力致发光领域的应用。
[0033]3、本专利技术的免激活离子力致发光的金属硫氧化物在365nm激发源关闭可观察到一定磷光发光，160s内可检测到发光光谱。
[0034]4、本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免激活离子力致发光的金属硫氧化物，其特征在于，该金属硫氧化物通式为Ca1‑
x
Ba
x
ZnOS，0<x<1。2.根据权利要求1所述的免激活离子力致发光的金属硫氧化物，其特征在于，所述免激活离子力致发光的金属硫氧化物通式中0.04≤x≤0.8；优选的，所述的免激活离子力致发光的金属硫氧化物，具有如下化学式：Ca
0.96
Ba
0.04
ZnOS、Ca
0.92
Ba
0.08
ZnOS、Ca
0.88
Ba
0.12
ZnOS、Ca
0.84
Ba
0.16
ZnOS、Ca
0.8
Ba
0.2
ZnOS、Ca
0.75
Ba
0.25
ZnOS、Ca
0.5
Ba
0.5
ZnOS、Ca
0.2
Ba
0.8
ZnOS。3.根据权利要求1所述免激活离子力致发光的金属硫氧化物的制备方法，包括步骤如下：按Ca、Ba、Zn、S的摩尔配比分别称取钙氧化合物、硫锌化合物、钡氧化合物混合后加入研磨助剂乙醇，经研磨混合均匀后，再经干燥、烧结、冷却、研磨即得免激活离子力致发光的金属硫氧化物。4.根据权利要求3所述免激活离子力致发光的金属硫氧化物的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹桂征，贾静娜，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：