一種綠色長余輝發光材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種綠色長余輝發光材料及其制備方法，其化學式為SrxZn3?x(PO4)2，其中，x=0.006?0.10；其是按化學計量比將含上述元素的原料及助熔劑分別稱好后，加入無水乙醇進行研磨，然后置于還原性氣氛、900?1050℃高溫爐中進行煅燒而制得。本發明所得綠色長余輝發光材料不需要摻雜稀土元素或過渡金屬離子作為發光中心，而是通過摻雜Sr2+和采用特定的制備工藝獲得最佳的氧和鋅缺陷濃度，而利用其缺陷作為發光中心。所得材料經紫外燈照射15分鐘后，在暗處能觀察到黃綠光，目測余輝時間可達5小時以上。
【專利說明】
-種綠色長余輝發光材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于材料技術領域，具體設及一種綠色長余輝發光材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 長余輝發光材料能夠吸收外界光能并把光能存儲下來，再緩慢地W可見光的形式 釋放出來，其在交通安全標志、緊急突發事件的照明設施、航空及汽車的儀表顯示、防偽技 術、建筑裝飾、工藝美術涂料等眾多領域有著廣泛的用途。長余輝發光材料由基質材料，也 稱為主體材料，W及激活劑(發光中屯、）、輔助激活劑組成。發光中屯、有稀±離子或一些過渡 金屬離子，如4肖+、加+八63+、化2+、6113\化3+、炯 3+、1112\化+等。如發明專利"一種超長余輝藍色 蓄光陶瓷材料及其溶膠凝膠制備方法"UL 200910308735.X)公開了材料(Cai-a-e-丫MaEueA丫） AhSi2〇8的制備技術，其發光中屯、為Eu2%發明專利"一種快速合成長余輝發光材料的方法' (CN101899298A)公開了 W 為 Pr3+發光中屯、的材料 Ca(〇.8-2x)Zn〇.2Ti〇3:xPr3+，xNa+的制備技術， 發明專利"一種儘離子激活紅色長余輝發光材料及其制備方法"（CN 102719243A)公開了 W Mn2+作為發光中屯、的AlN:Mn2+的制備技術，發明專利"一種紅色長余輝發光材料及其制備方 法"（CN 103160278A)所公開的材料化Ga2化:a化3+，6斬3+是W化為發光中屯、。還有論文（J. Rare Earths 22(1)(2004) 83；Mater. Chem. Phys. 99 (2006) 494；J. Lumin. 156 (2014) 25;J. Electrochem. Soc. 158 (2011)冊97)報道了 W化4+、Ag+、化+、ce3+離子作 為材料的發光中屯、。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于提供一種綠色長余輝發光材料及其制備方法，其不需要滲雜稀 ±元素或過渡金屬離子作為發光中屯、，而是通過滲雜Sr2+和采用特定的制備工藝獲得最佳 的氧和鋒缺陷濃度，而利用其缺陷作為發光中屯、。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種綠色長余輝發光材料，其化學式為:Srxai3-x(P〇4)2;其中，x=〇. 006-0.10。
[0005] 所述綠色長余輝發光材料的制備方法包括如下步驟： 1) 按化學計量比分別準確稱取ZnO、（畑4)2冊〇4、SrO)3，并按與制備的綠色長余輝發光 材料的摩爾比為0.05-0.9:1稱取也B03 ; 2) 將上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量^球磨罐容積的1/4~1/^3為宜，并加入 無水乙醇至球磨罐容積的1/2,然后加入氧化錯球，使球磨罐中物料的總體積為球磨罐容積 的3/4,按600-1000 r/min的轉速充分研磨2-化后取出，置于通風楓內自然揮干，再于100°C 風干1小時； 3) 將干燥后的樣品裝入帶夾套的相蝸中，內相蝸放樣品外相蝸放活性炭，蓋好后于還 原性氣氛、900-1050°C高溫爐中般燒2-化，自然冷卻至室溫，即得。
[0006] 其中，所用化0、也B03、（畑4)2冊化、SrO)3均為分析純。
[0007] 本發明的顯著優點在于： (1)本發明所得綠色長余輝發光材料不需要滲雜稀±元素或過渡金屬離子作為發光中 屯、，而是通過滲雜Sr2+和采用特定的制備工藝獲得最佳的氧和鋒缺陷濃度，而利用其缺陷作 為發光中屯、。
[000引（2)本發明所得綠色長余輝發光材料經紫外燈照射15分鐘，停止照射后，在暗處能 觀察到黃綠光，目測余輝時間可達5小時W上。
[0009] (3)本發明制備工藝簡單，易于操作，材料成本低，產品化學穩定性高且底色為白 色。
【附圖說明】
[0010] 圖1為實施例3所制備綠色長余輝發光材料的XRD圖與標準譜圖的對比圖。
[0011] 圖2為實施例3所制備綠色長余輝發光材料的激發-發射光譜。
[0012] 圖3為實施例3所制備綠色長余輝發光材料的熱釋光譜圖，其中，黑色曲線為實驗 測試圖，虛線曲線為高斯擬合的兩個擬合峰。
[0013] 圖4為實施例1-4所制備綠色長余輝發光材料的熱釋光譜圖，其中，右上角為Sr滲 雜量為Imol%的發光材料的熱釋光譜圖的放大圖。
[0014] 圖5為實施例1-4所制備綠色長余輝發光材料的的余輝衰減曲線。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本發明所述的內容更加便于理解，下面結合【具體實施方式】對本發明所述的 技術方案做進一步的說明，但是本發明不僅限于此。
[0016] 所用化0、出 B〇3、（NH4)2HP〇4、SrC〇3 均為分析純。
[0017]實施例1 1) 按化學式為Sr〇.〇iZn2.99(P〇4)2的化學計量比分別準確稱取aiO、（NH4)2HP〇4、SrC〇3,并 按與制備的綠色長余輝發光材料的摩爾比為0.05:1稱取出B03 ; 2) 將上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量W球磨罐容積的1/4,并加入無水乙醇 至球磨罐容積的1/2,然后加入氧化錯球，使球磨罐中物料的總體積為球磨罐容積的3/4,按 600 r/min的轉速充分研磨化后取出，將樣品置于燒杯中，蓋上表面皿放在通風廚里自然揮 發驚干，再于l〇〇°C干燥箱風干1小時； 3) 將干燥后的樣品裝入帶夾套的相蝸中，內相蝸放樣品外相蝸放活性炭，蓋好后于還 原性氣氛、900°C高溫爐中般燒化，自然冷卻至室溫，得白色發光粉末，即為所述綠色長余輝 發光材料Sro. oiZm. 99 (P化)2，其目測余輝時間可達5小時。
[001引實施例2 1) 按化學式為Sr0.03Zn2.97(P04)2的化學計量比分別準確稱取aiO、（NH4)2HP04、SrC03,并 按與制備的綠色長余輝發光材料的摩爾比為0.10:1稱取出B033 ; 2) 將上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量W球磨罐容積的1/4為宜，并加入無水 乙醇至球磨罐容積的1/2,然后加入氧化錯球，使球磨罐中物料的總體積為球磨罐容積的3/ 4，按800 r/min的轉速充分研磨化后取出，將樣品置于燒杯中，蓋上表面皿放在通風廚里自 然揮發驚干，再于l00°C干燥箱風干1小時； 3) 將干燥后的樣品裝入帶夾套的相蝸中，內相蝸放樣品外相蝸放活性炭，蓋好后于還 原性氣氛、950°C高溫爐中般燒化，自然冷卻至室溫，得白色發光粉末，即為所述綠色長余輝 發光材料51'日.日32]12.97。〇4)2，其目測余輝時間可達6小時。
[0019] 實施例3 1) 按化學式為Sr〇.〇5Zn2.95(P〇4)2的化學計量比分別準確稱取aiO、（NH4)2HP〇4、SrC〇3,并 按與制備的綠色長余輝發光材料的摩爾比為0.5:1稱取出B03 ; 2) 將上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量^球磨罐容積的1/^3為宜，并加入無水 乙醇至球磨罐容積的1/2,然后加入氧化錯球，使球磨罐中物料的總體積為球磨罐容積的3/ 4，按900 r/min的轉速充分研磨化后取出，將樣品置于燒杯中，蓋上表面皿放在通風廚里自 然揮發驚干，再于l〇〇°C干燥箱風干1小時； 3) 將干燥后的樣品裝入帶夾套的相蝸中，內相蝸放樣品外相蝸放活性炭，蓋好后于還 原性氣氛、l〇〇〇°C高溫爐中般燒化，自然冷卻至室溫，得白色發光粉末，即為所述綠色長余 輝發光材料Sr日.日日Ζπ2.9日(P化)2,其目測余輝時間可達8小時。
[0020] 實施例4 1) 按化學式為Sr〇.〇5Zn2.95(P〇4)2的化學計量比分別準確稱取aiO、（NH4)2HP〇4、SrC〇3,并 按與制備的綠色長余輝發光材料的摩爾比為0.9:1稱取出B03 ; 2) 將上述原料混合后置于球磨罐中，原料加入量^球磨罐容積的1/^3為宜，并加入無水 乙醇至球磨罐容積的1/2,然后加入氧化錯球，使球磨罐中物料的總體積為球磨罐容積的3/ 4,按1000 r/min的轉速充分研磨化后取出，將樣品置于燒杯中，蓋上表面皿放在通風廚里 自然揮發驚干，再于l〇〇°C干燥箱風干1小時； 3) 將干燥后的樣品裝入帶夾套的相蝸中，內相蝸放樣品外相蝸放活性炭，蓋好后于還 原性氣氛、1050°C高溫爐中般燒化，自然冷卻至室溫，得白色發光粉末，即為所述綠色長余 輝發光材料S；T().()7Zn2.93(P化)2,其目測余輝時間可達6小時。
[0021 ]圖1為實施例3所制備綠色長余輝發光材料的XRD圖與標準譜圖的對比圖。由圖中 可W看出，所得X畑譜圖與PDF標準卡中的29-1390-致。
[0022] 圖2為實施例3所制備綠色長余輝發光材料的激發-發射光譜。由圖中可W看出，其 在450到560 nm間有很寬的發射峰譜帶，主峰位于521nm。
[0023] 研究表明（J. Rare Earths 30 (2012) 105-109. ;J. Lumin.，Vol. 170(1)， 2016, P。150-154)，合適的陷阱能級有利于長余輝發光材料的發光性能的改善，而缺陷濃 度的提升也有利于材料發光性能的改善。圖3為實施例3所制備綠色長余輝發光材料的熱釋 光譜圖，其中，黑色曲線為實驗測試圖，虛線曲線為高斯擬合的兩個擬合峰。表1為實施例3 所制備綠色長余輝發光材料的陷阱能級。由圖3和表1可W看出，本發明制得的發光材料缺 陷能級深淺合適。
[0024] 表1 Sro.日日ΖΠ 2.97日（P〇4)2的陷阱能級
圖4為實施例1-4所制備綠色長余輝發光材料的熱釋光譜圖。圖5為實施例1-4所制備綠 色長余輝發光材料的的余輝衰減曲線。由圖4、圖5可W看出，Sr的滲雜量在5mol%時，其熱釋 峰最強，缺陷濃度最高，發光性能也最好。
[0025] W上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1. 一種綠色長余輝發光材料，其特征在于:其化學式為：SrxZn3- x(P〇4)2;其中，x=0.006- 0.10ο2. -種如權利要求1所述綠色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于：包括如下步 驟： 1) 按化學計量比分別稱取ZnO、（NH4)2HP〇4、SrC03及作為助熔劑的H3B〇3; 2) 將上述原料混合后置于球磨罐中，并加入無水乙醇至球磨罐容積的1/2,然后加入氧 化鋯球，使球磨罐中物料的總體積為球磨罐容積的3/4，按600-1000 r/min的轉速充分研磨 2_8h后取出，置于通風櫥內自然揮干，再于100°C風干1小時； 3) 將干燥后的樣品裝入帶夾套的坩堝中，內坩堝放樣品外坩堝放活性炭，蓋好后于還 原性氣氛、900-1050 °C高溫爐中煅燒2-5h，自然冷卻至室溫，即得。3. 根據權利要求2所述綠色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于:所用ZnO、H3B〇3、 (NH4)2HP〇4、SrC0 3 均為分析純。4. 根據權利要求2所述綠色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于:所用H3B〇3與制備 的綠色長余輝發光材料的摩爾比為0.05-0.9:1。5. 根據權利要求2所述綠色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于:步驟2)中原料的 加入量以球磨罐容積的1/4~1/3為宜。
【文檔編號】C09K11/71GK106010525SQ201610386905
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】鄭子山, 謝婷婷, 陳楚君, 黃燕燕, 林秋惠, 陳國良
【申請人】閩南師范大學