一种自激活荧光材料及其制备方法

本发明涉及一种自激活荧光材料及其制备方法，属于稀土发光材料。

背景技术：

1、发射波长范围为320nm～400nm的紫外光(uva)在微生物灭活、光催化、药物传递和光动力治疗等领域具有重要的应用价值。尤其是具有余辉行为的紫外光发射，其特异的光存储能力可实现持续的光输出、为多维的信息存储、防伪以及长效光治疗提供更多的可能。长余辉发光材料通常是将激发的载流子储存在材料所构建的陷阱中，当撤去激发光源后，这些被俘获的载流子受热扰动从陷阱中释放，实现持续的余辉发射。此外，因荧光材料受到机械力(包括但不限于压、拉、剪切、摩擦力等)引起的力致发光行为，也为紫外光(uva)的应用赋予新的应用可能。然而，不论是光致发光还是余辉发光，目前仅少量的稀土掺杂铝酸盐和铝硅酸盐的紫外发光行为被报道，力致发光(ml)的材料也往往位于可见光区。因此，合适的位于紫外光(320nm～400nm)区域的荧光材料仍有待开发。

技术实现思路

1、针对紫外光(320nm～400nm)区域的荧光材料的缺失问题，本发明提出一种自激活荧光材料及其制备方法，本发明自激活荧光材料，化学式通式为a2znxgeo4:0.01m；在紫外光激发下，发射出波段为300-420nm的蓝紫光；停止紫外光激发，发射出波段为300-420nm的余辉；机械力作用下，发出波段为300-420nm的紫外光。通过对zn离子浓度的调整可实现对自激活过程的调控，并且稀土离子的引入可增强uva的余辉强度及其时间；该材料在机械力刺激下，能表现出紫外uva区的力致发光。本发明的荧光材料化学稳定性好，激发效率高，热稳定性高。

2、一种自激活荧光材料，化学式通式为a2znxgeo4:0.01m；其中a为li+、na+、k+、rb+或cs+，m为eu3+、sm3+、pb3+、pr3+的一种或多种,0.9≤x≤1.2，在紫外光激发下，发射出波段为300-420nm的蓝紫光；停止紫外光激发，发射出波段为300-420nm的余辉；机械力作用下，发出波段为300-420nm的紫外光。

3、所述自激活荧光材料的制备方法，具体步骤如下：

4、(1)将a的碳酸盐、氧化锌、氧化锗和m的氧化物混合均匀并研磨25～35min得到混合粉；

5、(2)将混合粉置于温度800～1000℃预焙烧2～4h，自然冷却至室温得到预烧粉末；

6、(3)将预烧粉末研磨，然后升温至1000～1200℃焙烧4～8h，自然冷却至室温,研磨得到自激活荧光材料a2znxgeo4:0.01m。

7、优选的，步骤(1)研磨为加入无水乙醇后进行湿磨，无水乙醇的加入量为a的碳酸盐、氧化锌、氧化锗和m的氧化物的混合料体积的80％～120％。

8、自激活荧光材料在紫外光(320nm～400nm)区域发光的原理：采用高温固相法成功合成了一种自激活荧光材料：a2znxgeo4:0.01m；其中a为li+、na+、k+、rb+或cs+，m为eu3+、sm3+、pb3+、pr3+的一种或多种，0.5≤x≤1.5。其中将a的碳酸盐、氧化锌、氧化锗和m的氧化物混合均匀并研磨25～35min得到混合粉，将混合粉置于马弗炉中，在温度800～1000℃的空气气氛下预焙烧2～4h，将预烧粉末研磨后置于马弗炉中，然后在空气气氛下升温至1000～1200℃焙烧4～8h，自然冷却至室温,研磨得到自激活荧光材料a2znxgeo4:0.01m。该材料在紫外光激发下，发射出波段为300-420nm的蓝紫光；停止紫外光激发，发射出波段为300-420nm的余辉；机械力作用下，发出波段为300-420nm的紫外光。其机理为在紫外光激发下，电子被激发到导带，并在基质的价带中产生空穴；一些激发电子通过导带跃迁到激发态，一些空穴自由穿过价带到达基态；然后电子和空穴的复合导致产生紫色发射；其中，部分被激发的电子被陷阱捕获；在热扰动的作用下，这些被俘的电子可以以较慢的速度从各自的陷阱逃逸到导带，并移动到激发能级，从而产生紫色长余辉发射；当材料受到外力激发时，被陷阱捕获的电子被释放出来并与发光中心重新结合产生ml。

9、本发明的有益效果是：

10、(1)本发明发光源于材料的本征缺陷，不需要掺杂稀土离子等激活剂，可避免使用大量稀土金属元素；

11、(2)本发明通过对zn离子浓度的调整可实现对自激活过程的调控，并且稀土离子的引入可增强uva的余辉强度及其时间；该材料在机械力刺激下，能表现出紫外uva区的力致发光；

12、(3)本发明自激活荧光材料可在uvc波段激发下，发射出uva波段的蓝紫光，其发射波段范围为300-420nm，通过基质的调控可以实现该范围内的光谱强度的优化；少量稀土离子的掺杂可有效改善其光存储性能，相对应的余辉发光与力致发光均有增强；

13、(4)本发明自激活荧光材料的发射光波具有良好的穿透性，便于观察，其在不同环境条件处理后发光明暗交替变化(发射波长不变)，重复性好，随着重复的次数并未使发光强度降低，体现出较强的稳定性；

14、(5)本发明自激活荧光材料可以应用于光动力治疗、光催化、防伪和信息存储等领域。

技术特征：

1.一种自激活荧光材料，其特征在于：化学式通式为a2znxgeo4:0.01m；其中a为li、na+、k+、rb+或cs+，m为eu3+、sm3+、pb3+、pr3+的一种或多种,0.9≤x≤1.2，在紫外光激发下，发射出波段为300-420nm的蓝紫光；停止紫外光激发，发射出波段为300-420nm的余辉；机械力作用下，发出波段为300-420nm的紫外光。

2.权利要求1所述自激活荧光材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

技术总结
本发明涉及一种自激活荧光材料及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明自激活荧光材料，化学式通式为A2ZnxGeO4:0.01M；其中A为Li、Na、K、Rb或Cs，M为Eu3+、Sm3+、Pb3+、Pr3+的一种或多种,0.9≤x≤1.2，在紫外光激发下，发射出波段为300‑420nm的蓝紫光；停止紫外光激发，发射出波段为300‑420nm的余辉；机械力作用下，发出波段为300‑420nm的紫外光。本发明的荧光材料化学稳定性好，激发效率高，热稳定性高。

技术研发人员：余雪,杨璐疑,杜禧,岳杨,朱楠楠,向福瑞
受保护的技术使用者：成都大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8