一种改善余辉性能的少铝铝酸锶及其制备方法与流程

本发明涉及材料科学领域，尤其涉及一种改善余辉性能的少铝铝酸锶及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，由于新能源材料的兴起，长余辉材料映入人们的视线，长余辉发光材料在有效的光激发(紫外光、可见光或近红外光)、电子注入(电子束)或高能射线照射(x-射线、β-射线或γ-辐射等)可以发出不同颜色的光并储存能量，当停止光源照射后，以光的形式将存储的能量缓慢释放出来，实现无电发光，因此也被称为夜光材料。它作为一种没有污染、绿色环保的材料在安全标志和应急信号、持久性颜料等方面得到广泛的应用。因此，开发一种具有高发光强度和高持久性的长余辉发光材料有重要的理论意义和应用价值。

2、目前sral2o4:eu2+,dy3+是一种研究最多的绿色长余辉荧光粉。该种绿色长余辉荧光粉可以被日光或可见光激发发出绿光，其包括发光稳定、高效、比硫化物毒性更小、具有良好的余辉发光性能等优点。近年来研究人员们已经报道了不同合成方法，包括如“cordoncillo e,julian-lopez b,martínez m,et al.new insights in the structure–luminescence relationship of eu:sral2o4[j].journal of alloys and compounds,2009,484(1-2):693-697.”的溶胶-凝胶法、如“qiu z,zhou y,lv m,etal.combustionsynthesis of long-persistent luminescent mal2o4:eu2+,r3+(m＝sr,ba,ca,r＝dy,ndand la)nanoparticles and luminescence mechanism research[j].acta materialia,2007,55(8):2615-2620.”的燃烧法以及如“matsuzawa t,aoki y,takeuchi n,et al.anewlong phosphorescent phosphor with high brightness,sral2o4:eu2+,dy3+[j].journalof the electrochemical society,1996,143(8):2670.”的高温固相法在内的制备sral2o4掺杂粉体的方法备受关注。但溶胶-凝胶法和燃烧法制备过程繁琐且反应过程难以控制。而高温固相法制备技术成熟，可进行大规模生产。最为重要的是高温固相法在合成荧光粉的过程中容易引入缺陷，因此选用该种制备方法来合成长余辉荧光粉，有利于达到更好的余辉效果。然而为了满足实际应用，该种荧光粉发光强度和余辉时间仍需改进。基于目前已有，通过减少基质中某种元素的含量来引入缺陷改善余辉发光性能的理论。将其应用到sral2o4:eu2+,dy3+荧光粉中，希望获得长的余辉时间以及高的余辉亮度。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种改善余辉性能的少铝铝酸锶及其制备方法，选用高温固相法制备该种绿色sr0.97alxo4:0.01eu2+，0.02dy3+(1.5≤x＜2)长余辉荧光粉。

2、基于目前已有的理论，通过减少基质中某种元素的含量来引入缺陷，改善余辉发光性能。在本发明中将该理论应用到sral2o4:eu2+，dy3+荧光粉中。通过减少sral2o4基质中铝的含量引入铝空位val，其充当空穴陷阱来捕获空穴载流子，进而改善了余辉性能。然而要适当减少铝元素的含量，如果减少的含量过多会使原来sral2o4晶格坍塌，因此我们减少铝的含量到原来的25％，选取x的范围是1.5≤x＜2。相比于其他向sral2o4:eu2+，dy3+荧光粉中再掺杂离子引入缺陷的方法，该种方法既能节约资源又能提高其余辉强度，是一种理想的改善余辉性能的方法。

3、本发明的技术方案如下：

4、一种改善余辉性能的少铝铝酸锶，所述少铝铝酸锶的化学式为sr0.97alxo4:0.01eu2+,0.02dy3+，1.5≤x＜2。

5、优选地，所述x＝1.6。

6、优选地，所述x＝1.7。

7、优选地，所述x＝1.8。

8、优选地，所述x＝1.9。

9、一种改善余辉性能的少铝铝酸锶的制备方法，具体包括步骤如下：将碳酸锶srco3、氧化铝al2o3、氧化铕eu2o3、氧化镝dy2o3、按照化学式sr0.97alxo4:0.01eu2+,0.02dy3+摩尔比选取所需质量作为主体材料，再选取基质材料质量5％的hbo3作为助熔剂；主体材料与助熔剂在高温管式炉还原气氛中1300-1450℃下煅烧4h，得到改善余辉性能的少铝铝酸锶荧光粉。

10、优选的，所述煅烧温度选取为1350℃。

11、所述高温管式炉还原气氛为体积分数分别为90％ar和10％ h2。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、本发明通过减少基质中某种元素的含量来引入缺陷，改善余辉发光性能。本发明中减少sral2o4:eu2+，dy3+基质中铝的含量，得到了sr0.97alxo4:0.01eu2+，0.02dy3+(1.5≤x＜2)绿色长余辉荧光粉。通过引入铝空位val，充当空穴陷阱来捕获空穴载流子，进而改善了余辉性能。本发明的技术方案简单易行，得到的sr0.97alxo4:0.01eu2+，0.02dy3+(1.5≤x＜2)绿色长余辉荧光粉余辉性能显著提高。

技术特征：

1.一种改善余辉性能的少铝铝酸锶，其特征在于，所述少铝铝酸锶的化学式为sr0.97alxo4:0.01eu2+,0.02dy3+，1.5≤x＜2。

2.根据权利要求1所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶，其特征在于，所述x＝1.6。

3.根据权利要求1所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶，其特征在于，所述x＝1.7。

4.根据权利要求1所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶，其特征在于，所述x＝1.8。

5.根据权利要求1所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶，其特征在于，所述x＝1.9。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶的制备方法，其特征在于，具体包括步骤如下：将碳酸锶srco3、氧化铝al2o3、氧化铕eu2o3、氧化镝dy2o3、按照化学式sr0.97alxo4:0.01eu2+,0.02dy3+摩尔比选取所需质量作为主体材料，再选取基质材料质量5％的hbo3作为助熔剂；主体材料与助熔剂在高温管式炉还原气氛中1300-1450℃下煅烧4h，得到改善余辉性能的少铝铝酸锶荧光粉。

7.根据权利要求6所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为1350℃。

8.根据权利要求7所述的改善余辉性能的少铝铝酸锶的制备方法，其特征在于，所述高温管式炉还原气氛为体积分数分别为90％ar和10％h2。

技术总结
本发明属于材料科学领域，提出了一种改善余辉性能的少铝铝酸锶及其制备方法，将碳酸锶、氧化铝、氧化铕、氧化镝、按照化学式Sr<subgt;0.97</subgt;AlxO<subgt;4</subgt;:0.01Eu<supgt;2+</supgt;,0.02Dy<supgt;3+</supgt;(1.5≤x＜2)摩尔比作为主体材料，基质材料质量5％的HBO<subgt;3</subgt;作为助熔剂。在高温管式炉还原气氛中1350℃下煅烧4h，得到荧光粉。通过减少基质中某种元素的含量来引入缺陷，改善余辉发光性能。本发明中通过减少SrAl<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;基质中铝的含量引入铝空位V<subgt;Al</subgt;，其充当空穴陷阱来捕获空穴载流子，进而改善了余辉性能。相比于其他向SrAl<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;:Eu<supgt;2+</supgt;,Dy<supgt;3+</supgt;荧光粉中再掺杂离子引入缺陷的方法，该种方法既能节约资源又能提高其余辉强度，是一种理想的改善余辉性能的方法。

技术研发人员：郑茂,司特,向国强,谢涛,徐磊,李佩洋,朱琦
受保护的技术使用者：四川省交通建设集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13