专利名称：一种喷烧制备长余辉发光材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种喷烧制备长余辉发光材料的方法，属于应用发光材料领域。
背景技术：
长余辉发光材料属于光致发光材料，它是一种能够在太阳光和紫外线短时间照射下，吸收光并将光能储存起来的材料。当光照停止后，该材料能持续地发出光亮，在黑暗的场所，人眼可见的发光可以持续10小时以上。目前，长余辉发光材料已经广泛地应用在交通运输、消防应急等设施中，例如地铁、办公大楼、机场、剧院等公共场所的安全标示都有长余辉材料使用。
目前，长余晖发光材料主要有硫化物、碱土铝酸盐和硅酸盐三大体系，目前市场上常见的是铝酸盐系列。近年来，以SrAl2O4:Eu2+，Dy3+，Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+，为代表的稀土离子激活的碱土铝酸盐发光材料以其优异的发光性能和长余辉特性。
碱土铝酸盐长余辉发光材料通常使用高温固相烧结法制得，目前已市场化。但该方法存在合成温度高，原料不易混合均匀，单项化合物难以得到，晶粒粗大，产物硬度高，产物经细磨后因晶型被破坏或混入杂质而发光亮度大幅度降低等缺点，从而降低了产品的使用性能。另外，为了保证产品中出现的是二价铕，都要求使用还原气氛碳还原，或氢气加氮气的还原，制备工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、生产周期短、不需要还原气氛的长余辉发光粉的喷烧制备新方法。
本发明提供了一种喷烧制备长余辉发光材料的方法，其特征在于，包括以下步骤1)首先称取稀土氧化物Eu2O3、Dy2O3，分别加入到硝酸中溶解，加入去离子水制成浓度为0.1mol/L-0.5mol/L的硝酸铕和硝酸镝溶液备用；
2)按摩尔比Sr(NO3)2∶Al(NO3)3·9H2O＝1.0∶2.0-3.0，称取所需要的硝酸锶和硝酸铝，溶于去离子水中，再移入物质的量是硝酸锶1％-5％硝酸铕溶液和物质的量是硝酸锶2％-10％的硝酸镝溶液，混合均匀备用；3)将物质的量是硝酸锶3-6倍的柠檬酸加入到上面配好的混合溶液中，用搅拌器在60-90℃温度下搅拌3-4小时使其充分混合并形成凝胶；4)把上述凝胶放入恒温干燥箱，在90-150℃温度下干燥5-10小时，形成干凝胶，再把干凝胶前驱体放入球磨机中研磨，过50目的筛子；5)将过筛后凝胶前驱体粉末导入喷枪的火焰中，燃烧气体为工业氧气，并在喷枪的喷嘴处加上旋转风，气体压力为0.10-0.35MPa，使前驱体粉末在旋转上升的火焰中烧成含稀土的长余辉发光粉。
本发明是把溶胶-凝胶法和喷烧结合起来，因为前驱体的制备采用溶胶-凝胶法，所以原料混合均匀，而后的过程是喷烧制备，所以，制备周期短，此外，因为喷烧而得的粉状物质，克服了经细磨后因晶型被破坏或混入杂质而幅度降低等缺点。另外，由于本发明的产品制备是在空气中进行，不需要还原气氛，因此，生产成本有加大降低。
本发明的有益效果是采用本发明简化了生产工艺，目前大生产常用的高温烧结法需要经过配料，混合，干燥，烧结，细磨等工序，工艺过程繁杂，生产周期长，一个生产周期需要3-5天才可完成；而本发明只需要配制前驱体粉末喷烧即可，在喷烧过程中，产生自然烧而形成小范围的还原气氛，达到形成二价铕的环境，从而形成长余辉激活剂。整个喷烧过程只需十秒钟左右即可完成，既省时又省力；高温烧结法不仅生产周期长，而且烧结温度高(一般为1400度以上)，烧结得到的最初产品晶粒粗大，硬度大，必须经过细磨后方可作为发光材料使用，整个生产过程耗能非常大，而本发明不仅生产周期短，且溶胶凝胶法制备温度低(100℃左右)，产物为泡沫状疏松多孔，极易粉碎，并于喷烧法相结合，喷烧过程时间比燃烧法更短(十秒钟左右)。另外，由于本发明的产品制备是在空气中进行，不需要还原气氛，因此，生产成本有加大降低。
图1是本发明的实施例1所制备样品的激发光谱和发光光谱。
图2是本发明的实施例1所制备样品的发光光谱的时间衰减曲线。
具体实施例方式
一下结合实例对本发明进行详细说明，但本发明不受这些制造实施例的所限。
实施例1为达到上述目的，首先称取稀土氧化物Eu2O3、Dy2O3，分别加入到硝酸中溶解，加入去离子水制成度为0.1mol/L的硝酸铕和硝酸镝溶液备用。按下列摩尔比Sr(NO3)2∶Al(NO3)3·9H2O＝1.0∶2.0，称取所需要的硝酸锶和硝酸铝，溶于去离子水中，再移入摩尔百分比1％硝酸铕溶液和2％的硝酸镝溶液，混合均匀备用。再把化学计量比是硝酸锶3倍的柠檬酸加入到上面配好的溶液中，用搅拌器在60℃温度下搅拌4小时使其充分混合并形成凝胶。把凝胶放入恒温干燥箱，在90℃温度下干燥10小时，形成干凝胶，再把干凝胶前驱体放入球磨机研磨中研磨，过50目的筛子，最后，凝胶粉末导入喷枪的火焰中，燃烧气体为工业氧气，并在喷枪的喷嘴处加上旋转风，气体压力为0.10MPa，使前驱体粉末在旋转上升的火焰中烧成含稀土的长余辉发光粉，即为成品。该材料在日光照射30分钟后，余辉可长达25小时。
实施例2为达到上述目的，首先称取稀土氧化物Eu2O3、Dy2O3，分别加入到硝酸中溶解，加入去离子水制成度为0.2mol/L的硝酸铕和硝酸镝溶液备用。按下列摩尔比Sr(NO3)2∶Al(NO3)3·9H2O＝1.0∶2.5，称取所需要的硝酸锶和硝酸铝，溶于去离子水中，再移入摩尔百分比3％硝酸铕溶液和6％的硝酸镝溶液，混合均匀备用。再把化学计量比是硝酸锶5倍的柠檬酸加入到上面配好的溶液中，用搅拌器在80℃温度下搅拌3.5小时使其充分混合并形成凝胶。把凝胶放入恒温干燥箱，在120℃温度下干燥8小时，形成干凝胶，再把干凝胶前驱体放入球磨机研磨中研磨，过50目的筛子，最后，凝胶粉末导入喷枪的火焰中，燃烧气体为工业氧气，并在喷枪的喷嘴处加上旋转风，气体压力为0.20MPa，使前驱体粉末在旋转上升的火焰中烧成含稀土的长余辉发光粉，即为成品。该材料在日光照射30分钟后，余辉可长达28小时。
实施例3为达到上述目的，首先称取稀土氧化物Eu2O3、Dy2O3，分别加入到硝酸中溶解，加入去离子水制成度为0.5mol/L的硝酸铕和硝酸镝溶液备用。按下列摩尔比Sr(NO3)2∶Al(NO3)3·9H2O＝1.0∶3.0，称取所需要的硝酸锶和硝酸铝，溶于去离子水中，再移入摩尔百分比5％硝酸铕溶液和10％的硝酸镝溶液，混合均匀备用。再把化学计量比是硝酸锶6倍的柠檬酸加入到上面配好的溶液中，用搅拌器在90℃温度下搅拌3小时使其充分混合并形成凝胶。把凝胶放入恒温干燥箱，在150℃温度下干燥5小时，形成干凝胶，再把干凝胶前驱体放入球磨机研磨中研磨，过50目的筛子，最后，凝胶粉末导入喷枪的火焰中，燃烧气体为工业氧气，并在喷枪的喷嘴处加上旋转风，气体压力为0.35MPa，使前驱体粉末在旋转上升的火焰中烧成含稀土的长余辉发光粉，即为成品。该材料在日光照射30分钟后，余辉可长达25小时。
权利要求
1.一种喷烧制备长余辉发光材料的方法，其特征在于，包括以下步骤1)首先称取稀土氧化物Eu2O3、Dy2O3，分别加入到硝酸中溶解，加入去离子水制成浓度为0.1mol/L-0.5mol/L的硝酸铕和硝酸镝溶液备用；2)按摩尔比Sr(NO3)2∶Al(NO3)3·9H2O＝1.0∶2.0-3.0，称取所需要的硝酸锶和硝酸铝，溶于去离子水中，再移入物质的量是硝酸锶1％-5％硝酸铕溶液和物质的量是硝酸锶2％-10％的硝酸镝溶液，混合均匀备用；3)将物质的量是硝酸锶3-6倍的柠檬酸加入到上面配好的混合溶液中，用搅拌器在60-90℃温度下搅拌3-4小时使其充分混合并形成凝胶；4)把上述凝胶放入恒温干燥箱，在90-150℃温度下干燥5-10小时，形成干凝胶，再把干凝胶前驱体放入球磨机中研磨，过50目的筛子；5)将过筛后凝胶前驱体粉末导入喷枪的火焰中，燃烧气体为工业氧气，并在喷枪的喷嘴处加上旋转风，气体压力为0.10-0.35MPa，使前驱体粉末在旋转上升的火焰中烧成含稀土的长余辉发光粉。
全文摘要
一种长余辉发光粉的制备方法属于发光材料领域。通常使用高温固相烧结法制得，合成温度高，原料不易混合均匀。本发明把溶胶－凝胶法和喷烧方法结合起来，选择硝酸锶和硝酸铝为主要基质，把氧化铕和氧化镝加入硝酸中制备成硝酸盐溶液，按化学计量配料后，加入去离子水中溶解并混合均匀，再加入柠檬酸恒温搅拌，直到形成均匀的溶胶，然后把溶胶放到干燥箱中干燥形成干凝胶，干燥后的凝胶在球磨机中研磨，过50目的筛子，最后，凝胶粉末导入喷枪的火焰中燃烧，在喷枪的喷嘴处加上旋转风，气体压力为0.10－0.35MPa，使粉末在旋转的火焰中燃烧，粉末冷却后即得到铝酸盐长余辉发光粉。该材料在日光照射30分钟后，余辉可达30小时左右。
文档编号C09K11/78GK101050361SQ20071009908
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者王吉有, 王闵, 袁芳, 李南征, 刘玲 申请人:北京工业大学