CN102585813B - 一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料及其制备方法 - Google Patents

一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料及其制备方法。所述的材料的结构式为CaSnO3:xTb3+，yEu3+，其中，x的摩尔数为0.001～0.03，y的摩尔数为0.005～0.10。试验表明余辉衰减时间为1～5h。本发明的长余辉荧光粉在紫外光辐照后，可通过调节稀土离子的掺杂浓度，制备出白色长余辉材料，或具有绿色到红色光谱的不同颜色的余辉，用于显示领域，红色余辉可使光敏剂受到激发，激发态的光敏剂将能量传递给周围的氧，生成单态氧，进而与近邻生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒作用，用于生物医学的治疗。

Description

一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种紫外光激发的长余辉材料，特别涉及一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料。
背景技术
长余辉材料是一类能够在被激发时储存能量，激发停止后仍能继续发光的物质，是一种蓄能、节能的发光材料。长余辉材料及其制品在军工及日常生活等很多方面都有着广泛的应用。近年来，长余辉材料的应用又逐渐拓展到信息存储、高能射线探测等领域。长余辉材料广阔而巨大的应用价值，多年来一直吸引着人们广泛的研究兴趣。长余辉材料作为保密储能显示材料，在显示、军事、公安、生物探测等领域应有广泛的应用前景。
目前已发展成熟的长余辉材料主要是Eu2+激活的碱土铝酸盐或硅酸盐材料，他们的余辉颜色在近紫外到黄色余辉区域，余辉时间较长，商用材料通常在10个小时以上，然而红色或者白色长余辉报道很少，制约这长波长区的长余辉材料发展因素之一是在低能量下很难产生有效电子或空穴陷阱。
发明内容
本发明的目的是提供一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料，所述的材料的结构式为：
CaSnO3:xTb3+，yEu3+
其中，x的摩尔数为0.001～0.03，y的摩尔数为0.005～0.10。
在上述紫外光激发的可控颜色长余辉材料中，按摩尔比，由下述原料制成：
Figure BDA0000126172050000011
在上述紫外光激发的可控颜色长余辉材料中，所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.005～0.10时，材料的发光颜色调变为黄绿光、白光或红光。
在上述紫外光激发的可控颜色长余辉材料中，所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.005～0.01。
在上述紫外光激发的可控颜色长余辉材料中，所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.01～0.05。
在上述紫外光激发的可控颜色长余辉材料中，所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.05～0.10。
上述紫外光激发的可控颜色长余辉材料中，可以通过调变x和y的摩尔数，来控制紫外光激发的可控颜色长余辉材料的发光颜色，其中当x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数在0.005～0.01之间制备出的材料，经过紫外光激发可发出黄绿色长余辉；当y的摩尔数在0.01～0.05之间制备出的材料，经过紫外光激发可发出白色长余辉；当y的摩尔数在0.05～0.10之间制备出的材料，经过紫外光激发可发出红色长余辉；本发明可制备出余辉颜色不同的材料。
本发明的另一目的是提供一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：
①按摩尔比，将碳酸钙CaCO3 1，氧化锡SnO2 1，氧化铕Eu2O3 0.0025～0.05，氧化铽Tb4O7 0.00025～0.0075，硼酸H3BO3 0.05混合；
②在空气气氛下，1300℃焙烧3～5h。
本领域的技术人员还可对制备出的长余辉材料进行后续的处理：研碎、装袋等工序。本发明的长余辉材料的体色为淡黄色的荧光粉。
本发明的长余辉发光材料采用稀土离子Tb3+、Eu3+共激活的锡酸盐体系，使制备出的长余辉材料在紫外光辐照下激发能存储于材料存在的陷阱中，然后热激活下在稀土发光中心复合发光，产生余辉，试验表明余辉衰减时间为1～5h。本发明的长余辉荧光粉在紫外光辐照后，可通过调节稀土离子的掺杂浓度，制备出白色长余辉材料，或具有黄绿色到红色光谱的不同颜色的余辉，用于显示领域，红色余辉可使光敏剂受到激发，激发态的光敏剂将能量传递给周围的氧，生成单态氧，进而与近邻生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒作用，用于生物医学的治疗。
附图说明
本发明附图2幅：
图1(a)为本发明实施例2(CaSnO3:0.005Tb3+，0.005Eu3+)在紫外光辐照5分钟后的余辉发射光谱，图1(b)为本发明实施例10(CaSnO3:0.01Tb3+，0.02Eu3+)在紫外光辐照5min后的余辉发射光谱，图1(c)为本发明实施例16(CaSnO3:0.01Tb3+，0.06Eu3+)中在紫外光辐照5min后的余辉发射光谱。
图2为本发明实施例10在紫外光辐照5min后的黄绿色Tb3+和红色Eu3+余辉衰减时间曲线。
从图1可以看出，本发明的紫外光激发长余辉发光材料CaSnO3:xTb3+，yEu3+中，黄绿色余辉来自Tb3+的5D4能级向下能级的跃迁，红色余辉来自Tb3+向Eu3+的能量传递，随着Tb3+和Eu3+掺杂浓度的改变，余辉光谱由图1(a)中的黄绿色余辉，图1(b)中的白色余辉到图1(c)中的红色余辉。
从图2可以看出，CaSnO3:0.01Tb3+，0.02Eu3+材料在紫外光激发5min后的余辉衰减曲线，来自于Tb3+和Eu3+的黄绿色和红色余辉强度衰减到初始强度10％所需时间分别为67s和71s，肉眼可见的时间为2h，表现出优异的白色余辉性能，完全能达到目前的要求。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
x摩尔数为0.001；y摩尔数为0.005
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0019g Tb4O7，0.0088g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为3h。
实施例2
x摩尔数为0.005；y摩尔数为0.005
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0094g Tb4O7，0.0088g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h，
③冷却，取出研碎
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为5h。
实施例3
x摩尔数为0.02；y摩尔数为0.005
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0374g Tb4O7，0.0088g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为3h。
实施例4
x摩尔数为0.03；y摩尔数为0.005
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0561g Tb4O7，0.0088g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为3h。
实施例5
x摩尔数为0.001；y摩尔数为0.01
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0019g Tb4O7，0.0176g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为3h。
实施例6
x摩尔数为0.005；y摩尔数为0.01
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0094g Tb4O7，0.0176g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h，
③冷却，取出研碎
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为5h。
实施例7
x摩尔数为0.02；y摩尔数为0.01
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0374g Tb4O7，0.0176g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为3h。
实施例8
x摩尔数为0.03；y摩尔数为0.01
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0561g Tb4O7，0.0176g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生黄绿色长余辉，波长范围为500nm～600nm，余辉时间为3h。
实施例9
x摩尔数为0.001；y摩尔数为0.02
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0019g Tb4O7，0.0352g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生白色长余辉，波长范围为500nm～720nm，余辉时间为2h。
实施例10
x摩尔数为0.01；y摩尔数为0.02
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0187g Tb4O7，0.0352g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生白色长余辉，波长范围为500nm～650nm，余辉时间为3h。
实施例11
x摩尔数为0.03；y摩尔数为0.02
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0561g Tb4O7，0.0352g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生白色长余辉，波长范围为500nm～720nm，余辉时间为2h。
实施例12
x摩尔数为0.001；y摩尔数为0.05
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0019g Tb4O7，0.0880g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生白色长余辉，波长范围为500nm～720nm，余辉时间为2h。
实施例13
x摩尔数为0.01；y摩尔数为0.05
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0187g Tb4O7，0.0880g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生白色长余辉，波长范围为500nm～720nm，余辉时间为2h。
实施例14
x摩尔数为0.03；y摩尔数为0.05
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0561g Tb4O7，0.0880g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生白色长余辉，波长范围为500nm～720nm，余辉时间为1h。
实施例15
x摩尔数为0.001；y摩尔数为0.06
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0019g Tb4O7，0.1056g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生红色长余辉，波长范围为580nm～720nm，余辉时间为1h。
实施例16
x摩尔数为0.01；y摩尔数为0.06
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0187g Tb4O7，0.1056g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生红色长余辉，波长范围为580nm～720nm，余辉时间为1h。
实施例17
x摩尔数为0.03；y摩尔数为0.06
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0561g Tb4O7，0.1056g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生红色长余辉，波长范围为580nm～720nm，余辉时间为1h。
实施例18
x摩尔数为0.001；y摩尔数为0.10
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0019g Tb4O7，0.1760g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生红色长余辉，波长范围为580nm～720nm，余辉时间为1h。
实施例19
x摩尔数为0.01；y摩尔数为0.10
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0187g Tb4O7，0.1760g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生红色长余辉，波长范围为580nm～720nm，余辉时间为1h。
实施例20
x摩尔数为0.03；y摩尔数为0.10
①称取1.0009g CaCO3，1.5071g SnO2，0.0561g Tb4O7，0.1760g Eu2O3和0.0309gH3BO3，充分混匀后置入坩埚中；
②在空气气氛下1300℃焙烧5h；
③冷却，取出研碎。
材料体色为淡黄色的长余辉荧光粉，紫外光辐照5min后产生红色长余辉，波长范围为580nm～720nm，余辉时间为1h。

Claims (7)

1.一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料，其特征在于所述的材料的表达式为：
CaSnO3:xTb3+，yEu3+
其中，x的摩尔数为0.001～0.03，y的摩尔数为0.005～0.10。
2.根据权利要求1所述的紫外光激发的可控颜色长余辉材料，其特征在于所述的材料按摩尔比，由下述原料制成：
Figure FDA0000126172040000011
3.根据权利要求1所述的紫外光激发的可控颜色长余辉材料，其特征在于x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.005～0.10时，所述材料的发光颜色调变为黄绿光、白光或红光。
4.根据权利要求1或3所述的紫外光激发的可控颜色长余辉材料，其特征在于所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.005～0.01。
5.根据权利要求1或3所述的紫外光激发的可控颜色长余辉材料，其特征在于所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.01～0.05。
6.根据权利要求1或3所述的紫外光激发的可控颜色长余辉材料，其特征在于所述的x的摩尔数为0.001～0.02，y的摩尔数为0.05～0.10。
7.权利要求1所述的紫外光激发的可控颜色长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：
①按摩尔比，将碳酸钙CaCO3 1，氧化锡SnO2 1，氧化铕Eu2O3 0.0025～0.05，氧化铽Tb4O7 0.00025～0.0075，硼酸H3BO3 0.05混合；
②在空气气氛下，1300℃焙烧3～5h。
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