一种自还原铝酸锶长余辉发光材料及其在空气气氛下的制备方法与流程

本发明涉及长余辉发光材料，具体涉及一种自还原铝酸锶长余辉发光材料及其在空气气氛下的制备方法。

背景技术：

1、长余辉发光材作为一种能够存储入射光并在撤掉激发光源后缓慢释放可见光的材料，在应急指示、工艺美术等领域应用比较广泛。在碳达峰、碳中和工程推进的背景下，这一材料天然的低碳属性显得尤为重要。近年来各种长余辉发光材料面世，为各种不同的应用领域提供了可选方案。

2、目前，在众多的长余辉发光材料中，效果最好的还是铕、镝共掺的铝酸锶长余辉发光材料，其余辉时间达20h以上，发光颜色为醒目的黄绿色，具有广泛的应用前景。但是，此种长余辉发光材料的制备需要在还原气氛中进行，这使得其生产成本居高不下，限制了其大范围推广。文献《the boron effect on low temperature luminescence of sral2o4:eu,dy》、《mechanism oflong phosphorescence ofsra1204,:eu2+,dy3+and caal2o4,:eu2+,nd3+》报道的制备方法中，需要在还原气氛中进行。中国专利申请cn108504353a、cn111635757a中公开的方法也需要在还原气氛中进行。

3、由于eu元素在常规状态下多以3价形式存在，而在铝酸锶基质中，只有2价eu才能产生黄绿色的长余辉效果，还原气氛主要是起到把3价eu离子还原为2价eu离子的功能，同时使体系内产生大量o空位，实现长余辉效果。

4、但是，还原气氛使得这一长余辉发光材料的制备成本非常高，据测算，如果摆脱还原气氛，则其生产成本能够降低50％左右。如果能有一种不需要还原气氛辅助制备的铝酸锶长余辉发光材料，其市场前景将非常广阔。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种自还原铝酸锶长余辉发光材料。

2、本发明的目的之二是提供上述自还原铝酸锶长余辉发光材料在空气气氛下的制备方法。

3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

4、第一方面，本发明提供一种自还原铝酸锶长余辉发光材料，化学通式为sr1-x-y-z-aal2-b(bb)o4:eux,dyy,zrz，其中0<x≤0.01，0<y≤0.02，0<z≤0.07，0<a≤0.05，0<b≤0.2。

5、第二方面，本发明提供上述自还原铝酸锶长余辉发光材料在空气气氛下的制备方法，包括以下步骤：

6、s1：按照sr1-x-y-z-aal2-b(bb)o4:eux,dyy,zrz，0<x≤0.01，0<y≤0.02，0<z≤0.07，0<a≤

7、0.05，0<b≤0.2中各元素的化学计量比分别称取含sr的化合物、含al的化合物，含eu的化合物，含dy的化合物，含zr的化合物和含b的化合物；

8、s2：将称取的各原材料混合，充分混合研磨，得到原料粉末；

9、s3：将原料粉末转移至坩埚中，在空气气氛下，升温至1300-1500℃，保温2-6小时，随炉冷却至室温，出料；

10、s4：出料后，进行破碎研磨，获得自还原铝酸锶长余辉发光材料。

11、优选的，含sr的化合物为srco3或者sro，所述含al的化合物为al2o3，所述含eu的化合物为eu2o3，所述含dy的化合物为dy2o3，所述含zr的化合物为zro2，所述含b的化合物为h3bo3或者b2o3。

12、优选的，步骤s3中的升温速率为2-15℃/分钟。

13、更优选的，步骤s3中的升温速率为5℃/分钟。

14、本发明利用eu元素在特殊配位环境下的自还原特性，通过引入高价的zr4+占据sr2+格位，在材料体系内形成大量的带有负电荷的sr空位，实践表明这些带有负电荷的sr空位能够在eu3+的自还原过程中提供电子，有效增加自还原的程度；另一方面，引入b元素在体系内构成b-o四面体，在一定程度上增加了eu3+离子的自还原，在空气气氛下实现了eu2+掺杂的铝酸锶长余辉材料的制备。使此种材料的制备摆脱了还原气氛。同时充分考虑非化学计量比对空位缺陷产生的促进作用，提供一种不需要还原气氛辅助制备的铝酸锶长余辉发光材料，其发射光谱、余辉特性与常规的铝酸锶长余辉发光材料相当。提供的自还原铝酸锶长余辉发光材料，可以在紫外线、紫光、蓝光等激发下发出黄绿色荧光，撤掉激发光后，缓慢释放黄绿色光纤。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、使铝酸锶长余辉发光材料的制备摆脱了还原气氛，生产成本大幅度下降，所制备的长余辉发光材料与常规铝酸锶长余辉发光材料效果相当，是后者的理想替代品，利于市场推广；

17、2、本发明工艺简单，易于工业化生产。

技术特征：

1.一种自还原铝酸锶长余辉发光材料，其特征在于，化学通式为sr1-x-y-z-aal2-b(bb)o4:eux,dyy,zrz，其中0<x≤0.01，0<y≤0.02，0<z≤0.07，0<a≤0.05，0<b≤0.2。

2.一种权利要求1所述的自还原铝酸锶长余辉发光材料在空气气氛下的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的自还原铝酸锶长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：所述含sr的化合物为srco3或者sro，所述含al的化合物为al2o3，所述含eu的化合物为eu2o3，所述含dy的化合物为dy2o3，所述含zr的化合物为zro2，所述含b的化合物为h3bo3或者b2o3。

4.根据权利要求2所述的自还原铝酸锶长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中的升温速率为2-15℃/分钟。

5.根据权利要求4所述的自还原铝酸锶长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中的升温速率为5℃/分钟。

技术总结
本发明公开了一种自还原铝酸锶长余辉发光材料及其在空气气氛下的制备方法，属于长余辉发光材料技术领域。自还原铝酸锶长余辉发光材料化学通式为Sr<subgt;1‑x‑y‑z‑a</subgt;Al<subgt;2‑b</subgt;(B<subgt;b</subgt;)O<subgt;4</subgt;:Eu<subgt;x</subgt;,Dy<subgt;y</subgt;,Zr<subgt;z</subgt;，其中0<x≤0.01，0<y≤0.02，0<z≤0.07，0<a≤0.05，0<b≤0.2。本发明利用Eu元素在特殊配位环境下的自还原特性，同时充分考虑非化学计量比对空位缺陷产生的促进作用，提供一种不需要还原气氛辅助制备的铝酸锶长余辉发光材料，其发射光谱、余辉特性与常规的铝酸锶长余辉发光材料相当。

技术研发人员：张乐,陈东顺,张馨元,赵嘉祎,王泓森,刘升,康健,邵岑,陈浩
受保护的技术使用者：江苏锡沂高新材料产业技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6