一種發光材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種發光材料及其制備方法。所述材料的組成式為M2YB2O6Cl，其中M為Ca、Ba和Sr這組元素中的一種或元素的混合物中選擇。本發明采用高溫固相法，將原料充分研磨混合均勻后置于坩堝中，放入馬弗爐中高溫煅燒，然后自然冷卻，研磨得到所需的發光材料。這種發光材料在紫外光和X射線激發下，發出明亮的藍光，最大波長在~363nm。因此，本材料可作為紫外光激發下的發光材料和X射線探測用的閃爍發光材料。
【專利說明】一種發光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發光材料及其制備，更確切的說涉及在紫外光和X射線激發下有強的藍光發射的發光材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]能將高能電離輻射能轉換成光輻射能的發光材料叫做閃爍發光材料。X射線是常用電離輻射之一。閃爍發光材料被大量地應用于高能物理、核物理、核醫學成像、探礦、安全監控、工業無損探測等領域。
[0003]通常，一種性能優異的閃爍發光材料需要滿足多方面的要求，主要包括快衰減、高光產額、高穩定性和低成本等。雖然人們對閃爍發光材料的研究已經有了一百多年的歷史，但至今沒有找到性能非常滿意的全能閃爍發光材料。傳統的商用無機閃爍發光材料難以滿足當前技術的需要。例如CaW04、Na1:TUi4Ge3O12等，雖然有較高的光產額(> IO4光子/MeV)，但衰減時間比較長O 200 ns) ; BaF2、Cs 1、CeF3等，雖然衰減時間較短(^ 30 ns)，但光產額較低(幾千光子/MeV)。具有較短的衰減時間和較高的光產額的性能相對較好的閃爍發光材料數量比較少。然而，隨著高能物理和核醫學的迅速發展，人們對快衰減、高密度、高效率的新型無機閃爍發光材料的需求迅速增加。因此，發展新的性能好的閃爍發光材料是一個很有應用前景的研究課題。
[0004]閃爍發光材料的發光機理與普通的光致發光材料的發光機理不同。X射線的能量高，激發密度大，在X射線激發下，物質發光要經歷三個過程:χ射線吸收的復雜能量轉換過程、能量傳遞過程以及發光中心發光過程。各種激發方式下的發光的最后過程本質上都是發光中心發光過程。因此，各種激發方式下的發光光譜基本形狀是相同的。
[0005]現有技術中一種獲得具有期盼的高性能閃爍發光材料的途徑是從摻雜Ce3+作為激活劑的化合物中找尋。最近，H.Jing等人(H.Jing, et al, J.Mater.Chem.,2012，22:13612)以本發明所涉及的一種化合物Ba2YB2O6Cl作為基質摻雜Ce3+來研究其光致發光性質，Z.Xia和H.Jing等人也分別報道了該化合物中摻雜Eu2+ (Z.Xia, et al,Inorg.Chem.2011, 50:10134)和 Eu3+ (H.Jing, et al, ECS J.Solid State Sc1.Technology, 2013，2:1)的光致發光行為，但都沒有報道這些材料在X射線激發下的發光行為。本發明和上述報道明顯不同的是:在該發明制備工藝下的發光材料，不需要故意加入格外的發光離子充當發光中心，在X射線和紫外光激發下獲得強的藍光發射。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提出一種可用作紫外光激發的發光材料和X射線激發的閃爍發光材料。
[0007]本發明的另一個目的在于提供上述發光材料的制備方法。
[0008]本發明所述發光材料的具體化學式為M2YB2O6Cl,其中M為Ca、Ba和Sr這組元素中的一種或元素的混合物中選擇。[0009]本發明采用傳統的高溫固相法，首先將原料按化學SM2YB2O6Cl中的化學計量比，準確稱取原料Ca、Ba或Sr的氯化物，Ca、Ba或Sr的碳酸鹽或它們的混合物，Y2O3和H3BO3(過量5 mol%以彌補其揮發的損失)，所有原料研磨混合均勻放到剛玉坩堝中，然后置于馬弗爐中高溫煅燒，自然冷卻，研磨后得到產物。
[0010]上述制備方法中，煅燒溫度為900 1000 °C，煅燒時間為5 10小時。
[0011]本發明具有如下特點:(1)原料易得，成本較低，易于大量制備。(2)設備簡單，操作安全、方便，條件容易控制；(3)紫外光和X射線激發下得到了明亮的藍光發射。其所發出的熒光波長在340 390 nm范圍內，最強發射峰為~363 nm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1給出了實施例1提供的發光材料在紫外光激發下的發射譜。
具體實施例
[0013]實施例1
按Ba2YB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取 0.8880 克 BaCO3,0.3664 克 BaCl2CH2O, 0.3387 克 Y2O3,0.3895 克 H3BO3,在瑪瑙研缽中充分研磨、混合均勻后放到剛玉坩堝中。然后置于馬弗爐中950 °C煅燒5小時，自然冷卻后取出研磨，所得產物即為所需的發光材料。
[0014]實施例2
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于把Ba換成了 Sr。按Sr2YB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取0.6643克SrCO3,0.3999克SrCl2*6H20,0.3387克Y2O3,0.3895克H3BO3，其余同實施例1。自然冷卻后研磨，所得產物即為所需的發光材料。 [0015]實施例3
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于把Ba換成了 Ca。按Ca2YB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取0.4504克CaCO3,0.1665克CaCl2,0.3387克Y2O3,0.3895克H3BO3，其余同實施例1。自然冷卻后研磨，所得產物即為所需的發光材料。
[0016]實施例4
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于把Ba部分換成了 Sr。按BaSrYB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取0.1973克BaCO3,
0.4429 克 SrCO3,0.3664 克 BaCl2*2H20，0.3387 克 Y2O3,0.3895 克 H3BO3，其余同實施例1。自然冷卻后研磨，所得產物即為所需的發光材料。
[0017]實施例5
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于把Ba部分換成了 Ca。按BaCaYB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取0.1973克BaCO3,0.3002 克 CaCO3,0.3664 克 BaCl2.2Η20，0.3387 克 Y2O3,0.3895 克 H3BO3,其余同實施例1。自然冷卻后研磨，所得產物即為所需的發光材料。
[0018]實施例6本實施例與實施例2基本相同，不同之處在于把Sr部分換成了 Ca。按SrCaYB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取0.2214克SrCO3,
0.3002 克 CaCO3,0.3999 克 SrCl2.6Η20，0.3387 克 Y2O3,0.3895 克 H3BO3,其余同實施例1。自然冷卻后研磨，所得產物即為所需的發光材料。
[0019] 實施例7 本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于改變了煅燒條件。按Ba2YB2O6Cl的化學計量比進行配比，其中H3BO3過量5 mol%以彌補揮發的損失。稱取0.8880克BaCO3,0.3664克BaCl2*2H20，0.3387克Y2O3,0.3895克H3BO3，在瑪瑙研缽中充分研磨、混合均勻后放到剛玉坩堝中。然后置于馬弗爐中900 °C煅燒5小時；自然冷卻后取出，研磨得到粉末后再在馬弗爐中1000 °C煅燒5小時。自然冷卻后研磨，所得產物即為所需的發光材料。
【權利要求】
1.一種發光材料，其特征在于:所述發光材料化學式SM2YB2O6Cl，其中M為Ca、Ba和Sr這組元素中的一種或元素的混合物中選擇。
2.如權利要求1所述發光材料的制備方法，其特征在于:采用高溫固相法，制備的工藝步驟是:按化學式M2YB2O6Cl的化學計量比，準確稱取原料Ca、Ba或Sr的氯化物，Ca、Ba或Sr的碳酸鹽或它們的混合物，Y2O3和H3BO3 (過量5 mol%以彌補其揮發的損失)，所有原料研磨混合均勻放到剛玉坩堝中，然后置于馬弗爐中高溫煅燒，自然冷卻，研磨得到所需的發光材料。
3.如權利要求2所述發光材料的制備方法，其特征在于:高溫煅燒為9001000 °(:恒溫5 10小時。
4.如權利要求1所述發光材料的用途，其特征在于:該材料可作為紫外光激發下的發光材料和X射線探測用閃爍發光材料。
【文檔編號】C09K11/85GK103740371SQ201310230443
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年6月12日 優先權日:2013年6月12日
【發明者】陳萬平, 周阿紅 申請人:懷化學院