专利名称：一种高亮度铝酸盐长时发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高亮度铝酸盐长时发光材料及其制备方法。
背景技术：
人们研究较早的长时发光材料是以Cu或Ag作为激活剂的硫化物材料，如碱土硫化物、硫化锌等。但是硫化物长时发光材料存在着明显的缺点，如发光亮度低、发光时间短、化学稳定性差、易潮解等。为了克服这些缺点，往往掺入放射性元素如Pm147、Ra等，但放射性元素地加入对人身体健康和环境都造成伤害，极大地限制了其使用范围。
20世纪60年代，人们观察到了SrAl2O4:Eu2+的长时发光现象，以后对这种材料又进行了进一步的研究，用紫外光或日光激发后，能发射明亮持久的光，其发光亮度、发光时间、材料化学稳定性都远远超过硫化物材料。这种长时发光材料的出现，引起了人们对寻找新型长时发光材料的极大兴趣。近年来，关于长时发光材料的研究重点在于稀土元素的掺杂，但一般都只掺杂一种或两种稀土元素。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以由各种的激发光源的，发光亮度高、发光时间长、化学性质稳定的铝酸盐长时发光材料。
本发明的另一目的是提供一种制备该发光材料的方法，该发光材料的制备方法简单、易于操作、无污染、成本低。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案本发明的一种铝酸盐长时发光材料的化学式为M1-x-y-zAl2O4:Eux，Ndy，REz。其中，M为Mg，Ca，Sr，Ba中至少一种；RE为La，Ce，Pr，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Y，Sc中至少一种，0.0001≤x≤0.1，0.0001≤y≤0.2，0.0001≤z≤0.05。
本发明的一种铝酸盐体系的长时发光材料。在该材料的制备过程中，掺杂了三种或三种以上的稀土元素，所得材料在紫外范围内的激发峰宽、激发效果好，具有发光亮度高、发光时间长、化学性质稳定、无污染等特点，在生产和生活中可以得到广泛应用。
本发明是一种铝酸盐体系的长时发光材料，具有发光亮度高，发光时间长，化学稳定性好，无污染等特点。利用长时发光材料的储光-发光特性，其应用范围可涵盖工农业生产及人们生活的许多方面。这类材料可以进一步作成发光涂料、发光消防安全标志、发光油墨、发光塑料、发光纸等，在建筑装潢、交通运输、军事设施、消防应急、日用消费品等领域得到广泛应用。
制造上述铝酸盐长时发光材料的方法包括以下步骤(1).以Mg，Ca，Sr，Ba，Al，Eu，Nd，La，Ce，Pr，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Y，Sc的氧化物、氢氧化物或相应盐类为原料，并按上述材料的化学式组成及化学计量比称取所述相应的原料；(2).在上述原料中添加一定量的反应助熔剂，并将原料与反应助熔剂充分混匀；(3).将上述混合物料进行还原焙烧；(4).再经后处理过程，即制成一种铝酸盐长时发光材料。
在所述步骤(1)中，相应的盐类为碳酸盐、硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐等中的一种或几种。
在所述步骤(2)中，是以H3BO3、NH4Cl、BaF2、KH2PO4中的一种或几种为反应助熔剂。
在所述步骤(2)中，反应助溶剂的用量为合成材料摩尔数的1％～10％。
在所述步骤(3)中，还原焙烧次数可以是一次，也可以是多次。
在所述步骤(3)中，还原焙烧温度为900～1600℃。
在所述步骤(3)中，单次还原焙烧时间0.5～15小时。
在所述步骤(4)中，后处理过程为常规过程，即将还原焙烧产物磨细，过筛的过程。
本发明所得的铝酸盐长时发光材料在激发光源停止激发后，至少十几个小时都可以观察到该材料的发光。激发光源可以通过电磁辐射如X射线，太阳光，或人造光源发出的光来产生激发。该发光材料在夜光涂料、安全标志和液晶显示器的背景灯等领域有广阔的应用前景。
本发明的特点是发明的发光材料发光亮度高、发光时间长、化学性质稳定；本发明的材料的激发光谱非常宽，在整个紫外范围内的激发效果都非常好。
(见图1)该发光材料的制备方法简单、易于操作，无污染，成本低。
图1为Ca0.974Al2O4:Eu0.005，Nd0.015，La0.006的激发光谱2为Ca0.974Al2O4:Eu0.005，Nd0.015，La0.006的发射光谱图
具体实施例方式
实施例1称取CaCO37.294g，Al(OH)312.001g，H3BO30.3505g，Eu2O30.0712g，Nd2O30.2043g，La2O30.0791g，将以上原料混磨均匀后，在1350℃还原条件下焙烧4小时，将焙烧产物磨细，过筛，即得化学组成为Ca0.974Al2O4:Eu0.005，Nd0.015，La0.006的样品，其激发光谱见图1，监测波长440nm。从图1上看出，该激发光谱激发峰较宽，从整个紫外范围内的激发效果都非常好。其发射光谱见图2，激发波长365nm，从图2上可以看出，它的发射强度较高，发射主峰在440nm。其发光亮度和发光时间见表1。
实施例2称取CaCO38.650g，Al2O39.791g，H3BO30.4156g，BaF20.2525g，Eu2O30.1689g，Nd2O30.4847g，La2O30.0939g，Dy2O30.1433g，其制造方法与实施例1相同。得到化学式为Ca0.946Al2O4:Eu0.01，Nd0.03，La0.006，Dy0.008，其发光亮度和发光时间见表1，均高于比较例。
实施例3称取SrCO39.123g，Al(OH)310.176g，H3BO30.2972g，Eu2O30.0604g，Nd2O30.1733g，La2O30.0671g，Dy2O30.1024g，其制造方法与实施例1相同。得到化学式为Sr0.966Al2O4:Eu0.005，Nd0.015，La0.006，Dy0.008，其发光亮度和发光时间见表1，均高于比较例。
实施例4称取CaCO36.856g，Al2O312.468g，H3BO30.3294g，Eu2O30.0670g，Nd2O30.1921g，Tm2O30.0881g，其制造方法与实施例1相同。得到化学式为Ca0.954Al2O4:Eu0.01，Nd0.03，Tm0.006，其发光亮度和发光时间见表1，均高于比较例。
实施例5-实施例148除按表1中的各实施例的化学式组成及化学计量比称取原料外，其余的制造步骤均与实施例1相同，得到化学组成及其发光亮度和发光时间见表1，其发光亮度和发光时间都明显高于比较例。
比较例称取CaCO37.587g，Al(OH)311.827g，H3BO30.3281g，Eu2O30.0667g，Nd2O30.1913g，其制造方法与实施例1相同，得到化学组成为Ca0.98Al2O4:Eu0.005，Nd0.015的样品。其发光亮度和发光时间见表1，其发光亮度和发光时间都明显低于各实施例。
表1实施例1-148和比较例的化学式及其发光亮度和发光时间
从表1看出，从实施例1-实施例148，这些发光材料的发光亮度和发光时间都很高，均高于比较例。
权利要求
1.一种铝酸盐长时发光材料，其特征在于该材料的化学式为M1-x-y-zAl2O4Eux，Ndy，REz；其中，M为Mg，Ca，Sr，Ba中至少一种；RE为La，Ce，Pr，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Y，Sc中至少一种；0.0001≤x≤0.1，0.0001≤y≤0.2，0.0001≤z≤0.05。
2.一种制备权利要求1所述的铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于该方法包括下述步骤(1).以Mg，Ca，Sr，Ba，Al，La，Ce，Pr，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Y，Sc的氧化物、氢氧化物或相应盐类为原料，并按上述材料的化学式组成及化学计量比称取相应的所述原料；(2).在上述原料中添加反应助熔剂，并将原料与反应助熔剂充分混匀；(3).将上述混合物料进行还原焙烧；(4).再经后处理过程，即制成一种铝酸盐长时发光材料。
3.根据权利要求2所述的制备铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于在所述步骤(1)中，相应的盐类为碳酸盐、硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐等中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的制备铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于在所述步骤(2)中，是以H3BO3、NH4Cl、BaF2、KH2PO4中的一种或几种为反应助熔剂。
5.根据权利要求2所述的的制备铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于在所述步骤(2)中，助熔剂的用量为合成材料摩尔数的1％～10％。
6.根据权利要求2所述的制备铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于在所述步骤(3)中，还原焙烧次数可以是一次或多次。
7.根据权利要求2所述的制备铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于在所述步骤(3)中，还原焙烧温度为900～1600℃。
8.根据权利要求2所述的制备铝酸盐长时发光材料的方法，其特征在于在所述步骤(3)中，单次还原焙烧时间为0.5～15小时。
全文摘要
本发明公开了一种铝酸盐长时发光材料及其制备方法，该材料的化学式为M
文档编号C09K11/77GK1560188SQ200410000749
公开日2005年1月5日 申请日期2004年1月16日 优先权日2004年1月16日
发明者庄卫东, 赵春雷, 滕晓明, 畅永锋, 何华强 申请人:北京有色金属研究总院, 有研稀土新材料股份有限公司