CN101428835B - 一种SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的制备方法 - Google Patents
一种SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及发光材料领域，具体为SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法，它是以Al(NO3)3·9H2O，Sr(NO3)2，Eu2O3，Dy2O3为原料，H3BO3为助熔剂，CO(NH2)2为燃料，以草酸作沉淀剂，并用氨水调节混合液的pH值，然后将混浊液置于燃烧反应炉中，在500℃～800℃温度下点火进行燃烧反应，即得SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料。本发明所述制备方法反应迅速，工艺简单，省时节能；并且合成的产品发光性能优异，初始发光亮度可达19150mcd/m2，同时余辉时间可达216h。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及发光材料领域，具体涉及一种SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法。
(二)背景技术：
SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料具有发光亮度高、余辉时间长、不含放射性元素等优点，被广泛应用于各种弱光照明与特殊的指示领域，如高速路、机场用的发光油漆，发光钟表的刻度盘，危险处的警告标志，疏散通道的指示标志，旅馆、购物中心的显示与装饰等领域。
SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法以高温固相法最为成熟，制备的材料性能最好，已经实现工业化生产，如大连路明发光科技公司生产的标牌专用发光粉亮度达到550mcd/m2(10min)，山东伦博生产的超长余辉材料余辉时间最长可达10000min。但是，高温固相法需在1300℃以上的高温下灼烧数小时，存在着以下不足：对设备要求高，工艺繁琐，生产周期长，劳动强度大；粒子易团聚，需粉碎减小粒径，使得发光体晶格被破坏，发光性能大幅度下降；能耗高，生产过程中稀土材料损耗多，成本居高不下。
目前，SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法还有沉淀法、溶胶-凝胶法、微波法、燃烧合成法等，其中的沉淀法、溶胶-凝胶法均需要高温长时间反应，同样存在高温固相法的不足，而且制备周期更长，成本更高[王红梅，庞明，张继红等，稀土长余辉发光材料SrAl2O4:Eu2+，Dy3+的制备及性能研究；地球科学-中国地质大学学报，29(2004)：50-54]。微波法中合成温度不易控制，易生成杂质相，而且目前没有适合工业化生产用的微波加热器，因此难以实现工业化大规模生产[宋会花，刘文芳，高元哲，SrAl2O4:Eu2+，RE3+长余辉发光材料的微波合成及其发光特性；人工晶体学报，37(2008)：327-332]。燃烧合成法是以硝酸盐为原料和氧化剂，以尿素为燃料，在溶液中混合均匀，然后在一定的温度下点燃进行燃烧反应，反应在几分钟之内完成；反应产物疏松易粉碎，后处理过程对发光性能的影响不大。与其它方法相比，燃烧合成法具有节能、快速、对设备要求低、工艺简单、易于产业化等优点，是一种很有开发价值的方法。但是该方法制备的发光材料存在发光亮度低，余辉时间短的问题[TianyouPeng，Huanping Yang，Xuli Pu，et al.Combustion synthesis andphotoluminescence of SrAl2O4:Eu，Dy phosphor nanoparticles.Materials Letters，58(2004)：352-356]。
(三)发明内容：
针对高性能SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料制备技术面临的问题，本发明提出了一种沉淀-燃烧法，即先用沉淀法使金属离子沉淀出来，形成一种混浊液，然后将混浊液置于燃烧反应炉中，在一定温度下点火进行燃烧反应，即得到发光性能优越的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料。该方法反应迅速、能耗低、对设备要求低，且制得的产物疏松、发光亮度高、余辉时间长。
本发明所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法，其步骤如下：
1)按化学式Sr1-x-yAl2O4:Eux 2+，Dyy 3+(0.001≤x≤0.050，0.001≤y≤0.100)中的摩尔比量，分别称取Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3和Dy2O3，将Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，Eu2O3和Dy2O3溶于硝酸中，并将它们混合，得到混合液A；
2)向混合液A中加入H3BO3和CO(NH2)2，搅拌溶解，得到混合液B；
3)向混合液B中加入草酸水溶液，再以氨水调节该混合液的pH值至4～11，得到混浊液；
4)将上述混浊液置于燃烧反应炉中，在500℃～800℃温度下进行燃烧反应，即得到SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光粉体。
上述方法的步骤2)中，所述H3BO3的加入量为Sr(NO3)2物质的量的0.05～0.55倍，所述CO(NH2)2的加入量为Sr(NO3)2及Al(NO3)3·9H2O两种硝酸盐的物质的量之和的4～11倍。
步骤3)中，所述草酸水溶液，是先称取物质的量是Sr(NO3)2物质的量的1～5倍的草酸，然后将其溶于水中得到。
与现有的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法相比，本发明提供的沉淀-燃烧法具有以下优点：
1、本发明所述方法是先加入草酸水溶液使金属离子析出后，再进行燃烧合成，这一步骤解决了燃烧反应法在燃烧之前，混合液受热蒸发浓缩，组分偏析，导致反应物不均匀，最终的产物性能较差的不足；
2、虽然在反应过程中形成沉淀，但无需将沉淀分离，使得本发明提供的方法仍然具有燃烧合成法的低能耗、反应迅速、工艺简单、对设备要求低等优点，易实现产业化；
3、合成的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+发光材料疏松，发光亮度高，余辉时间长。
(四)具体实施方式：
下面通过实施例进一步阐明本发明的特点，但不局限于实施例。
实施例1
按铝酸锶发光材料的化学式Sr1-x-yAl2O4:Eux 2+，Dyy 3+(x＝0.012，y＝0.024)称取相应药品。
取Eu2O3 0.1056g，Dy2O3 0.2238g溶于硝酸中，形成硝酸盐溶液，取Sr(NO3)2 10.2006g，Al(NO3)3·9H2O 37.5130g溶于去离子水中也形成溶液，将上述两溶液混合；并加入H3BO3 0.7729g，CO(NH2)2 54.0540g，搅拌均匀使之溶解；取草酸12.6070g配成草酸水溶液，然后将草酸溶液滴加到上述加有H3BO3和CO(NH2)2的混合液中，并用氨水调节该混合液的pH值至pH＝9，得到混浊液，将混浊液移入600℃的燃烧反应炉中，进行燃烧反应，反应完成后所得产物即为本发明所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光粉体。所得产品为淡绿色泡沫状固体。经30W日光灯激发30min后，测得其初始发光亮度为19150mcd/m2，余辉时间达216h。
实施例2：
按铝酸锶发光材料的化学式Sr1-x-yAl2O4:Eux 2+，Dyy 3+(x＝0.004，y＝0.004)称取相应药品。
取Eu2O3 0.0352g，Dy2O3 0.0373g溶于硝酸中，形成硝酸盐溶液，取Sr(NO3)2 10.4968g，Al(NO3)3·9H2O 37.5130g溶于去离子水中也形成溶液，将上述两溶液混合；并加入H3BO3 1.0820g，CO(NH2)2 36.0360g，搅拌均匀使之溶解；取草酸18.9105g配成草酸水溶液，然后将草酸溶液滴加到上述加有H3BO3和CO(NH2)2的混合液中，并用氨水调节混合液的pH值至pH＝6，得到混浊液，将混浊液移入750℃的燃烧反应炉中，进行燃烧反应，反应完成后所得产物即为本发明所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料。所得产品为淡绿色泡沫状固体，经30W日光灯激发30min后，测得其初始发光亮度为13390mcd/m2，余辉时间可达128h。
实施例3：
按铝酸锶发光材料的化学式Sr1-x-yAl2O4:Eux 2+，Dyy 3+(x＝0.040，y＝0.100)称取相应药品。
取Eu2O3 0.3519g，Dy2O3 0.9325g溶于硝酸中，形成硝酸盐溶液，取Sr(NO3)2 9.1001g，Al(NO3)3·9H2O 37.5130g溶于去离子水中也形成溶液，将上述两溶液混合；并加入H3BO3 0.1546g，CO(NH2)2 89.0000g，搅拌均匀使之溶解；取草酸25.0000g配成草酸溶液，然后将草酸溶液滴加到上述加有H3BO3和CO(NH2)2的混合液中，并用氨水调节该混合液的pH值至pH＝4，得到混浊液，将混浊液移入550℃的燃烧反应炉中，进行燃烧反应，反应完成后所得产物即为发光性能优越的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料。所得产品为淡绿色泡沫状固体，经30W日光灯激发30min后，测得其初始发光亮度为18100mcd/m2，余辉时间可达175h。
实施例4：
按铝酸锶发光材料的化学式Sr1-x-yAl2O4:Eux 2+，Dyy 3+(x＝0.020，y＝0.040)称取相应药品。
取Eu2O3 0.1760g，Dy2O3 0.3730g溶于硝酸中，形成硝酸盐溶液，取Sr(NO3)2 9.9466g，Al(NO3)3·9H2O 37.5130g溶于去离子水中也形成溶液，将上述两溶液混合；并加入H3BO3 1.5400g，CO(NH2)2 72.0720g，搅拌均匀使之溶解；取草酸6.3035g配成草酸溶液，然后将草酸溶液滴加到上述加有H3BO3和CO(NH2)2的混合液中，并用氨水调节该混合液的pH值至pH＝11，得到混浊液，将混浊液移入500℃的燃烧反应炉中，进行燃烧反应，反应完成后所得产物即为本发明所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料。所得产品为淡绿色泡沫状固体，经30W日光灯激发30min后，测得其初始发光亮度为18500mcd/m2，余辉时间可达186h。
Claims (4)
1.一种SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：它是按以下步骤制得：
1)按化学式Sr1-x-yAl2O4:Eux 2+，Dyy 3+，0.001≤x≤0.050，0.001≤y≤0.100，中的摩尔比量，分别称取Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3和Dy2O3，将Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，Eu2O3和Dy2O3溶于硝酸中，并将它们混合，得到混合液A；
2)向混合液A中加入H3BO3和CO(NH2)2，搅拌溶解，得到混合液B；
3)向混合液B中加入草酸水溶液，再以氨水调节该混合液的pH值至4～11，得到混浊液；
4)将上述混浊液置于燃烧反应炉中，在500℃～800℃温度下进行燃烧反应，即得到SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料。
2.根据权利要求1所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述H3BO3的加入量为Sr(NO3)2物质的量的0.05～0.55倍。
3.根据权利要求1所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述CO(NH2)2的加入量为Sr(NO3)2及Al(NO3)3·9H2O两种硝酸盐物质的量之和的4～11倍。
4.根据权利要求1所述的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述草酸水溶液中草酸物质的量是Sr(NO3)2物质的量的1～5倍。
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