一种绿色长余辉发光材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种绿色长余辉发光材料及其制备方法，其化学式为SrxZn3?x(PO4)2，其中，x=0.006?0.10；其是按化学计量比将含上述元素的原料及助熔剂分别称好后，加入无水乙醇进行研磨，然后置于还原性气氛、900?1050℃高温炉中进行煅烧而制得。本发明所得绿色长余辉发光材料不需要掺杂稀土元素或过渡金属离子作为发光中心，而是通过掺杂Sr2+和采用特定的制备工艺获得最佳的氧和锌缺陷浓度，而利用其缺陷作为发光中心。所得材料经紫外灯照射15分钟后，在暗处能观察到黄绿光，目测余辉时间可达5小时以上。
【专利说明】
-种绿色长余辉发光材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于材料技术领域，具体设及一种绿色长余辉发光材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 长余辉发光材料能够吸收外界光能并把光能存储下来，再缓慢地W可见光的形式 释放出来，其在交通安全标志、紧急突发事件的照明设施、航空及汽车的仪表显示、防伪技 术、建筑装饰、工艺美术涂料等众多领域有着广泛的用途。长余辉发光材料由基质材料，也 称为主体材料，W及激活剂(发光中屯、）、辅助激活剂组成。发光中屯、有稀±离子或一些过渡 金属离子，如4肖+、加+八63+、化2+、6113\化3+、炯 3+、1112\化+等。如发明专利"一种超长余辉蓝色 蓄光陶瓷材料及其溶胶凝胶制备方法"UL 200910308735.X)公开了材料(Cai-a-e-丫MaEueA丫） AhSi2〇8的制备技术，其发光中屯、为Eu2%发明专利"一种快速合成长余辉发光材料的方法' (CN101899298A)公开了 W 为 Pr3+发光中屯、的材料 Ca(〇.8-2x)Zn〇.2Ti〇3:xPr3+，xNa+的制备技术， 发明专利"一种儘离子激活红色长余辉发光材料及其制备方法"（CN 102719243A)公开了 W Mn2+作为发光中屯、的AlN:Mn2+的制备技术，发明专利"一种红色长余辉发光材料及其制备方 法"（CN 103160278A)所公开的材料化Ga2化:a化3+，6斬3+是W化为发光中屯、。还有论文（J. Rare Earths 22(1)(2004) 83；Mater. Chem. Phys. 99 (2006) 494；J. Lumin. 156 (2014) 25;J. Electrochem. Soc. 158 (2011)册97)报道了 W化4+、Ag+、化+、ce3+离子作 为材料的发光中屯、。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种绿色长余辉发光材料及其制备方法，其不需要渗杂稀 ±元素或过渡金属离子作为发光中屯、，而是通过渗杂Sr2+和采用特定的制备工艺获得最佳 的氧和锋缺陷浓度，而利用其缺陷作为发光中屯、。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种绿色长余辉发光材料，其化学式为:Srxai3-x(P〇4)2;其中，x=〇. 006-0.10。
[0005] 所述绿色长余辉发光材料的制备方法包括如下步骤： 1) 按化学计量比分别准确称取ZnO、（畑4)2册〇4、SrO)3，并按与制备的绿色长余辉发光 材料的摩尔比为0.05-0.9:1称取也B03 ; 2) 将上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量^球磨罐容积的1/4~1/^3为宜，并加入 无水乙醇至球磨罐容积的1/2,然后加入氧化错球，使球磨罐中物料的总体积为球磨罐容积 的3/4,按600-1000 r/min的转速充分研磨2-化后取出，置于通风楓内自然挥干，再于100°C 风干1小时； 3) 将干燥后的样品装入带夹套的相蜗中，内相蜗放样品外相蜗放活性炭，盖好后于还 原性气氛、900-1050°C高溫炉中般烧2-化，自然冷却至室溫，即得。
[0006] 其中，所用化0、也B03、（畑4)2册化、SrO)3均为分析纯。
[0007] 本发明的显著优点在于： (1)本发明所得绿色长余辉发光材料不需要渗杂稀±元素或过渡金属离子作为发光中 屯、，而是通过渗杂Sr2+和采用特定的制备工艺获得最佳的氧和锋缺陷浓度，而利用其缺陷作 为发光中屯、。
[000引（2)本发明所得绿色长余辉发光材料经紫外灯照射15分钟，停止照射后，在暗处能 观察到黄绿光，目测余辉时间可达5小时W上。
[0009] (3)本发明制备工艺简单，易于操作，材料成本低，产品化学稳定性高且底色为白 色。
【附图说明】
[0010] 图1为实施例3所制备绿色长余辉发光材料的XRD图与标准谱图的对比图。
[0011] 图2为实施例3所制备绿色长余辉发光材料的激发-发射光谱。
[0012] 图3为实施例3所制备绿色长余辉发光材料的热释光谱图，其中，黑色曲线为实验 测试图，虚线曲线为高斯拟合的两个拟合峰。
[0013] 图4为实施例1-4所制备绿色长余辉发光材料的热释光谱图，其中，右上角为Sr渗 杂量为Imol%的发光材料的热释光谱图的放大图。
[0014] 图5为实施例1-4所制备绿色长余辉发光材料的的余辉衰减曲线。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合【具体实施方式】对本发明所述的 技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
[0016] 所用化0、出 B〇3、（NH4)2HP〇4、SrC〇3 均为分析纯。
[0017]实施例1 1) 按化学式为Sr〇.〇iZn2.99(P〇4)2的化学计量比分别准确称取aiO、（NH4)2HP〇4、SrC〇3,并 按与制备的绿色长余辉发光材料的摩尔比为0.05:1称取出B03 ; 2) 将上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量W球磨罐容积的1/4,并加入无水乙醇 至球磨罐容积的1/2,然后加入氧化错球，使球磨罐中物料的总体积为球磨罐容积的3/4,按 600 r/min的转速充分研磨化后取出，将样品置于烧杯中，盖上表面皿放在通风厨里自然挥 发惊干，再于l〇〇°C干燥箱风干1小时； 3) 将干燥后的样品装入带夹套的相蜗中，内相蜗放样品外相蜗放活性炭，盖好后于还 原性气氛、900°C高溫炉中般烧化，自然冷却至室溫，得白色发光粉末，即为所述绿色长余辉 发光材料Sro. oiZm. 99 (P化)2，其目测余辉时间可达5小时。
[001引实施例2 1) 按化学式为Sr0.03Zn2.97(P04)2的化学计量比分别准确称取aiO、（NH4)2HP04、SrC03,并 按与制备的绿色长余辉发光材料的摩尔比为0.10:1称取出B033 ; 2) 将上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量W球磨罐容积的1/4为宜，并加入无水 乙醇至球磨罐容积的1/2,然后加入氧化错球，使球磨罐中物料的总体积为球磨罐容积的3/ 4，按800 r/min的转速充分研磨化后取出，将样品置于烧杯中，盖上表面皿放在通风厨里自 然挥发惊干，再于l00°C干燥箱风干1小时； 3) 将干燥后的样品装入带夹套的相蜗中，内相蜗放样品外相蜗放活性炭，盖好后于还 原性气氛、950°C高溫炉中般烧化，自然冷却至室溫，得白色发光粉末，即为所述绿色长余辉 发光材料51'日.日32]12.97。〇4)2，其目测余辉时间可达6小时。
[0019] 实施例3 1) 按化学式为Sr〇.〇5Zn2.95(P〇4)2的化学计量比分别准确称取aiO、（NH4)2HP〇4、SrC〇3,并 按与制备的绿色长余辉发光材料的摩尔比为0.5:1称取出B03 ; 2) 将上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量^球磨罐容积的1/^3为宜，并加入无水 乙醇至球磨罐容积的1/2,然后加入氧化错球，使球磨罐中物料的总体积为球磨罐容积的3/ 4，按900 r/min的转速充分研磨化后取出，将样品置于烧杯中，盖上表面皿放在通风厨里自 然挥发惊干，再于l〇〇°C干燥箱风干1小时； 3) 将干燥后的样品装入带夹套的相蜗中，内相蜗放样品外相蜗放活性炭，盖好后于还 原性气氛、l〇〇〇°C高溫炉中般烧化，自然冷却至室溫，得白色发光粉末，即为所述绿色长余 辉发光材料Sr日.日日Ζπ2.9日(P化)2,其目测余辉时间可达8小时。
[0020] 实施例4 1) 按化学式为Sr〇.〇5Zn2.95(P〇4)2的化学计量比分别准确称取aiO、（NH4)2HP〇4、SrC〇3,并 按与制备的绿色长余辉发光材料的摩尔比为0.9:1称取出B03 ; 2) 将上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量^球磨罐容积的1/^3为宜，并加入无水 乙醇至球磨罐容积的1/2,然后加入氧化错球，使球磨罐中物料的总体积为球磨罐容积的3/ 4,按1000 r/min的转速充分研磨化后取出，将样品置于烧杯中，盖上表面皿放在通风厨里 自然挥发惊干，再于l〇〇°C干燥箱风干1小时； 3) 将干燥后的样品装入带夹套的相蜗中，内相蜗放样品外相蜗放活性炭，盖好后于还 原性气氛、1050°C高溫炉中般烧化，自然冷却至室溫，得白色发光粉末，即为所述绿色长余 辉发光材料S；T().()7Zn2.93(P化)2,其目测余辉时间可达6小时。
[0021 ]图1为实施例3所制备绿色长余辉发光材料的XRD图与标准谱图的对比图。由图中 可W看出，所得X畑谱图与PDF标准卡中的29-1390-致。
[0022] 图2为实施例3所制备绿色长余辉发光材料的激发-发射光谱。由图中可W看出，其 在450到560 nm间有很宽的发射峰谱带，主峰位于521nm。
[0023] 研究表明（J. Rare Earths 30 (2012) 105-109. ;J. Lumin.，Vol. 170(1)， 2016, P。150-154)，合适的陷阱能级有利于长余辉发光材料的发光性能的改善，而缺陷浓 度的提升也有利于材料发光性能的改善。图3为实施例3所制备绿色长余辉发光材料的热释 光谱图，其中，黑色曲线为实验测试图，虚线曲线为高斯拟合的两个拟合峰。表1为实施例3 所制备绿色长余辉发光材料的陷阱能级。由图3和表1可W看出，本发明制得的发光材料缺 陷能级深浅合适。
[0024] 表1 Sro.日日ΖΠ 2.97日（P〇4)2的陷阱能级
图4为实施例1-4所制备绿色长余辉发光材料的热释光谱图。图5为实施例1-4所制备绿 色长余辉发光材料的的余辉衰减曲线。由图4、图5可W看出，Sr的渗杂量在5mol%时，其热释 峰最强，缺陷浓度最高，发光性能也最好。
[0025] W上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种绿色长余辉发光材料，其特征在于:其化学式为：SrxZn3- x(P〇4)2;其中，x=0.006- 0.10ο2. -种如权利要求1所述绿色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：包括如下步 骤： 1) 按化学计量比分别称取ZnO、（NH4)2HP〇4、SrC03及作为助熔剂的H3B〇3; 2) 将上述原料混合后置于球磨罐中，并加入无水乙醇至球磨罐容积的1/2,然后加入氧 化锆球，使球磨罐中物料的总体积为球磨罐容积的3/4，按600-1000 r/min的转速充分研磨 2_8h后取出，置于通风橱内自然挥干，再于100°C风干1小时； 3) 将干燥后的样品装入带夹套的坩埚中，内坩埚放样品外坩埚放活性炭，盖好后于还 原性气氛、900-1050 °C高温炉中煅烧2-5h，自然冷却至室温，即得。3. 根据权利要求2所述绿色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于:所用ZnO、H3B〇3、 (NH4)2HP〇4、SrC0 3 均为分析纯。4. 根据权利要求2所述绿色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于:所用H3B〇3与制备 的绿色长余辉发光材料的摩尔比为0.05-0.9:1。5. 根据权利要求2所述绿色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于:步骤2)中原料的 加入量以球磨罐容积的1/4~1/3为宜。
【文档编号】C09K11/71GK106010525SQ201610386905
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】郑子山, 谢婷婷, 陈楚君, 黄燕燕, 林秋惠, 陈国良
【申请人】闽南师范大学