专利名称：单基质白色长余辉材料及其制备方法
技术领域：
本发明是关于一种单基质白色长余辉材料及其制备方法，属于发光材料领域。
背景技术：
从二十世纪初开始，人们开始接触到长余辉材料。经过一个世纪后今天，绿色和蓝色长余辉材料的性能已经达到实际应用的水平。迄今为止，具备实用价值的白色长余辉材料产品一直缺乏。一般而言，把能够发出红、蓝和绿色三种颜色的材料，或者把能够发射蓝色和橙黄色的材料混在一起能够得到白光。但是，这样的几种不同组成的材料的混合往往不容易均匀，并且，红色长余辉材料也还没有得到实际应用。从技术上，在单一基质材料上能够同时发出红、蓝、绿的光，或者能同时发出蓝和橙黄色的光，也可以直接合成白光。
在单一基质上掺稀土后能够发射白光的材料只有为数很少的几种，例如，掺镝离子的铝酸钙，化学式为CaAl2O4:Dy3+(Applied PhysicsLetters，86，191111，2005)；掺镝离子的硅酸锶，化学式为Sr2SiO4:Dy3+(Chemistry Letters，Vol.34，No.4，2005)以及化学式为SrSiO3:Dy3+(Journal of Solid State Chemistry，179，2006，266-269)。这几种白色长余辉材料无论在品种上，还是在余辉时间和亮度方面还不能达到实际应用。因此，需要继续寻找具备白色长余辉特征的材料的品种，确定合理的组成，完善制备条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的掺镝离子的单基质白色长余辉材料的组成和制备方法。
本发明为实现上述目的，公开了一种单基质白色长余辉材料，其特征在于所说材料的化学式为M3-aSiO5:aDy3+；其中碱土金属离子M为Ca，Sr，Ba中的一种；a为原子摩尔数，其数值范围为0.03≤a≤0.15。
本发明还公开了制备上述单基质白色长余辉材料的制备方法，其特征在于按照化学式中的计量比称取各个化学成分对应的的原料，在球磨罐中混匀后装入刚玉坩锅中，然后送入高温管式炉中在1250-1350℃下灼烧5-8小时，随炉体自然降温至室温，得到双峰发射的单基质白色长余辉材料。
本发明余辉材料的成分与已经报道的白光余辉材料的化学式及成分不同，本发明的余辉材料的发射波长为482nm，492nm和575nm。在最佳激发波长353nm激发下，具有较强的双峰发射，可见光波段也可激发该材料。由于双峰发射来自于同一基质中的一种发光中心离子，所以它们的衰减率几乎相同。该白色长余辉材料的原料来源丰富，价廉，没有环境污染和辐射危害，可用于弱光照明和显示技术领域。
图1为353纳米波长光激发下的掺镝离子的硅酸钙的白光长余辉材料的发射光谱；图2为控制发射波长分别为480纳米和570纳米时，掺镝离子的硅酸镁锶白光长余辉材料的激发光谱；图3为352纳米波长的光激发下的掺镝离子的硅酸镁钡白光长余辉材料的发射光谱；图4为控制发射波长分别为490纳米和576纳米时，掺镝离子的铝酸锶白光长余辉材料的激发光谱。
具体实施方式
本发明在制备单基质白色长余辉材料时，采用高温固相法，即，按照化学式的成分种类和计量比，称量相应的固体化合物原料；其中Dy3+为激活剂稀土氧化镝，分子式为Dy2O3，纯度为99.9-99.99％；碱土金属离子Ca，Sr，Ba分别采用碳酸钙，碳酸锶，碳酸钡，以及大小为20-40纳米的二氧化硅；以这些原料充分混合后，放入高温管式炉在1100℃-1500℃下灼烧，保温5-8小时，自然冷却，即得到单基质白色长余辉材料。原料的混合采用球磨法，混合时间6-12小时。高温灼烧气氛为空气。
本发明也可以有其它掺镝离子的单基质白色长余辉材料，例如化学式为M2-bMgSi2O7:bDy3+，，碱土金属离子M为Ca，Sr，Ba中的一种，化学式中的b为原子摩尔数，其数值范围为0.02≤b≤0.1。
化学式为为M3-cMgSi2O8:cDy3+，碱土金属离子M为Ca，Sr，Ba中的一种，化学式中的c为原子摩尔数，其数值范围为0.02≤c≤0.15。
化学式为M5-dAl2O8:dDy3+，碱土金属离子M为Ca，Sr，Ba中的一种，化学式中的d为原子摩尔数，其数值范围为0.05≤d≤0.30。
下面的实例是为了进一步阐明本发明的工艺过程特征而非限制本发明。
实例1按照化学式M3-aSiO5:aDy3+，取M＝Ca，a＝0.15。称取分析纯的CaCO310.009g，纳米SiO22.0629g，纯度为99.95％的Dy2O30.373g。把这几种原料使用湿磨法，将原料一起放于玛瑙研钵球磨罐中，加入100毫升无水乙醇，再加入玛瑙球，球磨充分混合180分钟匀后；混合后的原料，装入刚玉坩锅中，置于高温管式炉内，加热到1100℃，保温120分钟，随着炉体自然降温。再一次加热到1300℃，保温180分钟，随着炉体自然降温。取出样品得到体色为白色的白色长余辉材料。图1为353纳米波长光激发下的掺镝离子的硅酸钙的白光长余辉材料的发射光谱。
实例2按照化学式M2-bMgSi2O7:bDy3+，取M＝Sr，b＝0.06。称取分析纯的SrCO310.009g，MgCO310.009g，纳米SiO22.0629g，纯度为99.95％的Dy2O30.373g。把这几种原料使用湿磨法，将原料一起放于玛瑙研钵球磨罐中，加入200毫升无水乙醇，再加入玛瑙球，球磨充分混合240分钟匀后；混合后的原料，装入刚玉坩锅中，置于高温管式炉内，加热到1000℃，保温180分钟，随着炉体自然降温。再一次加热到1300℃，保温180分钟，随着炉体自然降温。取出样品得到体色为白色的白色长余辉材料。图2为控制发射波长分别为480纳米和570纳米时，掺镝离子的硅酸镁钡白光长余辉材料的激发光谱。
实例3按照化学式M3-cMgSi2O8:cDy3+，取M＝Ba，c＝0.10。称取分析纯的BaCO310.009g，MgCO310.009g，纳米SiO22.0629g，纯度为99.95％的Dy2O30.373g。把这几种原料使用湿磨法，将原料一起放于玛瑙研钵球磨罐中，加入150毫升无水乙醇，再加入玛瑙球，球磨充分混合360分钟；混合后的原料，装入刚玉坩锅中，置于高温管式炉内，加热到1000℃，保温150分钟，随着炉体自然降温。再一次加热到1250℃，保温240分钟，随着炉体自然降温。取出样品得到体色为白色的白色长余辉材料。图3为352纳米波长的光激发下的掺镝离子的硅酸镁钡白光长余辉材料的发射光谱。
实例4
按照化学式M5-dAl2O8:dDy3+，取M＝Sr，d＝0.20。称取分析纯的SrCO310.009g，纳米Al2O32.0629g，纯度为99.99％的Dy2O30.373g。把这几种原料使用湿磨法，将原料一起放于玛瑙研钵球磨罐中，加入100毫升无水乙醇，再加入玛瑙球，球磨充分混合180分钟；混合后的原料，装入刚玉坩锅中，置于高温管式炉内，加热到1000℃，保温180分钟，随着炉体自然降温。再一次加热到1200℃，保温240分钟，随着炉体自然降温。取出样品得到体色为白色的白色长余辉材料。图4为控制发射波长分别为490纳米和576纳米时，掺镝离子的铝酸锶白光长余辉材料的激发光谱。
权利要求
1.一种单基质白色长余辉材料，其特征在于所说材料的化学式为M3-aSiO5:aDy3+；其中碱土金属离子M为Ca，Sr，Ba中的一种；a为原子摩尔数，其数值范围为0.03≤a≤0.15。
2.按照权利要求1所述的单基质白色长余辉材料，其特征在于所述Dy3+为激活剂稀土氧化镝，分子式为Dy2O3，纯度为99.9-99.99％。
3.按照权利要求1或2所述的单基质白色长余辉材料，其特征在于各化学成分原料分别采用碳酸钙，碳酸锶，碳酸钡，以及大小为20-40纳米的二氧化硅。
4.一种权利要求1所述的单基质白色长余辉材料的制备方法，其特征在于按照化学式中的计量比称取各个化学成分对应的的原料，在球磨罐中混匀后装入刚玉坩锅中，然后送入高温管式炉中在1250-1350℃下灼烧5-8小时，随炉体自然降温至室温，得到双峰发射的单基质白色长余辉材料。
5.按照权利要求4所述的单基质白色长余辉材料的制备方法，其特征在于所述原料的混合采用球磨法，混合时间6-12小时。
6.按照权利要求4或5所述的单基质白色长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述的高温灼烧气氛为空气。
全文摘要
本发明是关于一种单基质白色长余辉材料及其制备方法，属于发光材料领域。单基质白色长余辉材料的化学式分别是M
文档编号C09K11/59GK1974710SQ20061013033
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者王达健, 张红梅 申请人:天津理工大学