一种绿色锗酸盐超长余辉发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种绿色锗酸盐超长余辉发光材料及其制备方法，该材料的化学表达式为Zn2Ge

【技术实现步骤摘要】
一种绿色锗酸盐超长余辉发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于发光材料
，涉及一种发光材料，具体涉及一种绿色锗酸盐超长余辉发光材料，本专利技术还涉及一种该发光材料的制备方法。

技术介绍

[0002]长余辉发光材料属于光致发光材料的一种，在外界光源激发下产生光，同时吸收光能并存储起来，激发停止后再将所存储的能量缓慢地以光的形式向外释放。余辉的持续时间称为余辉时间，小于1μs的余辉称作超短余辉，1～10μs的余辉称为短余辉，10μs～1ms的余辉称为中短余辉，1～100ms的余辉称为中余辉，100ms～1s的余辉称为长余辉，大于1s的余辉称为超长余辉。
[0003]就长余辉材料的体系而言，早期传统的长余辉材料主要集中在ZnS、CaS等硫化物体系，该体系的优点是发光颜色丰富，可覆盖从蓝色到红色的发光区域，但是存在稳定性差、空气中易分解、余辉初始亮度低、余辉时间短等缺点。随后铝酸盐体系被广泛研究和开发，其中以余辉亮度高、余辉时间长、化学稳定性好的SrAl2O
4 :Eu
2+ ,Dy
3+
为代表。铝酸盐长余辉材料存在制备温度高、耗能大、材料硬度大、发光颜色不丰富、在水中不稳定等缺陷。
[0004]有报道称，Mn
2+
激活的Zn2GeO4磷光体显示出狭窄的发射带，由于Mn
2+
的4T1‑
6A1特征跃迁，在约532nm处达到峰值，有望成为新的长余辉材料。而Mn
2+
掺杂的Zn2SiO4荧光粉材料有较饱和的绿色发射，预计这些荧光粉在场发射显示中有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种具有超长余辉的绿色锗酸盐超长余辉发光材料。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种上述超长余辉发光材料的制备方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种绿色锗酸盐超长余辉发光材料，以现有技术中锗酸锌长余辉材料的基质为基础，通过Si
4+
或Sn
4+
部分取代Ge
4+
，生成新型的基质，使绿色锗酸盐发光材料成为超长余辉材料。
[0008]该绿色锗酸盐超长余辉发光材料的化学表达式为Zn2Ge1‑
x
R
x
O4：0.5%Mn
2+
，其中，R为Si或Sn，0＜x≤0.12。
[0009]本专利技术所采用的另一个技术方案是：一种上述绿色锗酸盐超长余辉发光材料的制备方法，具体按以下步骤进行：1）按化学表达式Zn2Ge1‑
x
R
x
O4：0.5%Mn
2+
中各化学组成的化学计量比，分别取以下原料：ZnO；GeO2；MnCO3；SiO2或SnO2；将所取的各原料在玛瑙坩埚中用酒精湿磨，形成微米级粉末，所有微米级粉末混
合均匀，制得原料粉末；2）将原料粉末置于氧化铝坩埚内，放入管式炉中，通入还原气氛，在1150～1350℃温度下焙烧6小时，随炉自然冷却至室温，得煅烧物；还原气氛按体积百分比由95%的N2和5%的H
2 组成。
[0010]3）煅烧物研磨至微米级，制得绿色锗酸盐超长余辉发光材料。
[0011]本专利技术发光材料中，当R为Si时，Zn2Ge1‑
x
Si
x
O4：0.5%Mn
2+
(0＜x≤0.12)的余辉性能随x的增加(以0.01为浓度梯度)先递减后递增后又递减，极大值出现在x=0.01和x=0.09处，比较两极大值的余辉性能后发现Si的最优浓度为x=0.09；当R为Sn时，Zn2Ge1‑
x
Sn
x
O4：0.5%Mn
2+
(0＜x≤0.12)的余辉性能随x的增加先递增后递减，极大值出现在x=0.009处，故Sn的最优浓度为x=0.009。
[0012]本专利技术制备方法以Mn
2+
做为激活离子，Sn
4+
或Si
4+ 等四价离子部分取代Ge
4+
，改变基质，即通过在Zn2GeO4:Mn
2+
中掺杂与锗元素同主族的Si或Sn，构建新的固溶体基质，可以对Zn2GeO4的能带结构进行微调，因而在晶格结构中引入更多利于室温长余辉发光的缺陷，并引起Zn2GeO4中的晶格畸变，进而调控晶体场强度和陷阱深度，优化其余辉性能。
[0013]本专利技术超长余辉发光材料经250～450nm波长光激发后能发出波长为400nm～700nm的绿光，该绿光宽带发射的峰值位于535nm，经紫外光照射后，去掉激发源，人眼可以观察到明亮的绿色余辉，余辉的初始亮度最高可达到 0.231cd/m2，且在浓度优化后最佳样品能持续发出人眼可分辨的发光亮度在0.32mcd/m2以上的可见光近31小时。其优异的余辉性能归因于基质组成的改变，部分取代之后基质带隙发生变化，进而影响陷阱分布，因此可以产生更多有利于余辉产生的缺陷。绿色超长余辉的发光材料。
[0014]本专利技术超长余辉发光材料制备过程简单、效率高，无需添加助熔剂，没有任何污染，无废水废气排放，环境友好，尤其适合工业化、连续化生产。
附图说明
[0015]图1是实施例1～4制得的超长余辉发光材料的XRD图。
[0016]图2是实施例1～4制得的超长余辉发光材料在波长为335nm的紫外光激发下的发射光谱图。
[0017]图3是实施例1～4制得的超长余辉发光材料的热释光谱图。
[0018]图4是实施例4制得超长余辉发光材料和对比例制得长余辉发光材料的余辉衰减曲线图。
[0019]图5是实施例5～8制得的超长余辉发光材料的XRD图。
[0020]图6是实施例5～8制得的超长余辉发光材料在波长为335nm的紫外光激发下的发射光谱图。
[0021]图7是实施例5～8制得的超长余辉发光材料的热释光谱图。
[0022]图8是实施例7制得超长余辉发光材料和对比例制得长余辉发光材料的余辉衰减曲线图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0024]对比例按化学表达式Zn2GeO4：0.5%Mn
2+
中各元素的化学计量比，分别称取0.8097g的ZnO、0.002874g的MnCO3和0.476112g的GeO2，将称取的各原料研磨成微米级粉末，混合均匀后，放入氧化铝坩埚，然后置于管式炉中，通入还原气氛（按体积百分比由95%的N2和5%的H2组成），在温度1350℃煅烧6小时，自然冷却至室温，研磨，制得绿色锗酸盐长余辉发光材料。
[0025]实施例1按化学表达式Zn2Ge
0.99
Si
0.01
O4：0.5%Mn
2+
中各元素的化学计量比，分别称取0.8097g的ZnO、0.002874g的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色锗酸盐超长余辉发光材料，其特征在于，该发光材料以锗酸锌长余辉材料的基质为基础，通过Si
4+
或Sn
4+
部分取代Ge
4+
，生成新型的基质，使绿色锗酸盐发光材料成为超长余辉材料。2.如权利要求1所述的绿色锗酸盐超长余辉发光材料，其特征在于，该发光材料的化学表达式为Zn2Ge
x
R1‑
x
O4：0.5% Mn
2+
，其中，R采用Sn或Si，0＜x≤0.12。3.一种权利要求2所述绿色锗酸盐超长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，该制备方法具体按以...

【专利技术属性】
技术研发人员：高秀萍，姜晓慧，张浩东，刘润霖，俞英杰，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：