CN104629758B - BaMnF4在作为无机荧光材料方面的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了BaMnF₄作为新型无机荧光材料中的应用。该材料在波长为240 nm~330 nm波段的紫外光照射下可以发出很强的发光峰为385 nm的近紫外和发光峰为410 nm的蓝色荧光，发光效率高，量子产率达23%。BaMnF₄制备过程所需设备简单，原料易得，可控性强，稳定性好，作为新型无机荧光材料可在近紫外点伪钞机、近紫外光固氮、检验不同质纤维混杂的近紫外光灯具、等离子体平行板显示器（PDP）、半导体白色发光二极管等方面得到应用。

Description

BaMnF4在作为无机荧光材料方面的应用

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，尤其涉及BaMnF₄在作为无机荧光材料方面的应用。

背景技术

发光材料的研究和应用由来已久，70年代以来发光材料的研究和应用就十分广泛，主要应用于电子和国防工业，以及轻工业，如荧光灯、电视、示波器、雷达荧光屏、仪表显示，涂料和纺织染料。一方面，发光材料分为永久性发光材料和外加能量激发而发光，如光致发光、电致发光、阴极发光和放射性发光。其中光致发光材料的研究历史悠久，是一种性能优良的发光材料，无需任何电源就能自行发光的材料。另一方面，发光材料主要分为两大类：有机发光材料和无机发光材料。其中关于无机发光材料，主要研究硫化物、氧化物、钨酸盐和硅酸盐等为基质，以稀土离子和重金属作为激活剂的反应混合物。而以氟化物为基质，以锰离子为激活剂的固体荧光材料较为少见。我们所研究的室温荧光材料BaMnF4，制备工艺简单，条件可控性强，可以通过控制生长条件使其形成微米到纳米量级的尺寸，在现代高科技领域具有很好的发展前景。

传统的荧光材料一般采用高温固相法，在一千摄氏度以上的高温下灼烧，工艺复杂，耗能大。另外，传统材料中所用稀土元素作为激活剂，价格昂贵，成本高。相比之下，BaMnF₄制备工艺简单，反应温度低，低能耗，更环保；在原料方面，BaMnF₄采用过渡金属锰元素作为激活剂，价格低廉，原料易得，大大降低了生产成本。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：提供一种无机化合物BaMnF₄，它可以作为新型荧光材料得到广泛应用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供BaMnF₄在作为无机荧光材料方面的应用，它以波长为240nm～330nm的紫外光作为激发光，可以发射发光峰在385nm的近紫外光和肉眼可见的发光峰在410nm的蓝光。

此外，BaMnF₄可作为无机荧光材料应用于于近紫外点伪钞机、固氮、检验不同质纤维混杂的近紫外光灯具、离子体平行板显示器(PDP)、半导体白色发光二极管。

本发明的有益效果是：本发明发掘了BaMnF₄在作为无机荧光材料方面应用的新领域，该材料在波长为240nm～330nm波段的紫外光照射下可以发出很强的发光峰为385nm的近紫外和发光峰为410nm的蓝色荧光，发光效率高，量子产率达23％。与现有技术相比，本发明的优点如下:BaMnF₄作为无机荧光材料制备过程所需设备简单，原料易得，可控性强，作为荧光材料性能稳定，不同波长紫外光激发的荧光波长保持不变，在很宽波长范围的紫外光激发下，荧光强度保持稳定。

附图说明

图1为BaMnF₄在紫外光照射下发出的肉眼可见的蓝光；

图2为BaMnF₄在280nm和320nm两种不同波长激发光激发下的发 射光谱图，385nm和410nm为两个发光峰值对应的发射光波长，分别对应于紫外光和蓝光，由于人眼的感光细胞对蓝光比较敏感，所以肉眼观察到的发光呈蓝色；

图3为BaMnF₄作为荧光材料的激发光谱图，监控发射光波长为385nm和410nm，此激发光谱图表明在较大范围内的激发光的作用下，该材料均可发射出强度较高的荧光。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

实施例1 BaMnF₄的制备方法

一：低温液相法

按照物质的量1:1的比例称取BaF₂和Mn(CH₃COOH)₂·4H₂O，溶解于CF₃COOH溶液(40％)中，置于聚四氟乙烯反应釜中，反应温度200℃到240℃，反应时间为10小时到30小时，然后自然冷却，对产物进行过滤、洗涤、干燥，即可以得到BaMnF₄粉末。

二：固相反应法

按照物质的量1:1的比例称取BaF₂和MnF₂混合并充分研磨，压片后置于铜管中真空封管，烧结温度400℃到800℃，加热时间为10小时到30小时，然后自然降温，可得BaMnF₄粉末。也可将所得的产物再次研磨、封管、烧结，多次重复上述工艺之后得到结晶性能更好的BaMnF₄粉末。

实施例2：BaMnF₄发光数据测量

将实验所制备的BaMnF₄粉末用压片机压制成直径为10mm，厚度为2mm的圆形片状，利用样品架将圆片竖直放置。利用稳态瞬态荧光光谱仪(仪器型号：PluoroLog 3-TCSPC)对圆片样品进行光致发光测量。在圆片的一面以30°斜射入单一波长的激光，并在同一面的反射光方向探测样品发射出来的不同波长的光，通过计算机数据处理形成荧光发射谱；测量荧光激发谱的时候则相反，入射光从高能量到低能量波长连续变化，而探测器只探测单一波长的发射光，这样便可得到发射光波长的强度随着不同激发光而发生变化。

如附图2所示，在本实验的测量所得到的发射谱中可以看出，在不同激发光的激发下都可以发射出很强的荧光，两个主峰分别在385nm和410nm，范围跨越从近紫外到蓝光这一区域，由于肉眼对蓝光比较敏感，所以看到的是明显的蓝色可见光，如附图1所示。在荧光激发谱中可以看出，改变激发光的波长，从240nm到330nm，都存在很强的荧光发射，如附图3所示。

利用稳态瞬态荧光光谱仪测量BaMnF₄样品的荧光量子产率时，系统自动获取BaMnF₄粉末的吸收谱和发射谱，对吸收谱和发射谱进行积分，得到在同一条件下样品吸收的光子数和发射出的光子数，进行下列公式计算：

本实验中，计算得BaMnF₄的发光量子产率为23％。

实施例3 BaMnF₄在作为荧光材料应用于近紫外点伪钞机

点伪钞机的功能有二：一是识别假币，二是点数。到目前为止最有效的识别假币的方法是“纸质识别法”。真纸币的纸质是特种纤维纸，具有对近紫外光完全吸收(无反射)的特性；假纸币是普通纤维纸，对近紫外光无吸收(有反射)。用近紫外光照射纸币，无反射(全吸收)者为真纸币，有反射(无吸收)者为假纸币。探测有无近紫外光反射的光电转换装置就是近紫外光探测器。BaMnF₄的发射光有较多的近紫外光成分，恰好能满足点伪钞机中对近紫外光的需求。

实施例4：BaMnF₄在作为荧光材料在近紫外光固氮方面的应用

固氮作用(nitrogen fixation)是分子态氮被还原成氨和其他含氮化合物的过程。BaMnF₄可作为荧光材料以波长为240nm～330nm的紫外光作为激发光，从而发射发光峰在385nm的近紫外光用于照射氮气分子(N₂)，在二氧化钛(TiO₂)电极表面可以生成氧化氮，甚至氨和联氨。

实施例5：BaMnF₄在作为荧光材料在检验不同质纤维混杂的近紫外光灯具方面的应用

涤棉，涤粘或者其他不同色不同质的纤维很容易由于加工过程中的疏忽而造成相互混杂，肉眼无法分辨。然而用近紫外光可以有效和简便地区分开。若用BaMnF₄制成的近紫外光灯具便可以满足这一需求。

实施例6：BaMnF₄在作为荧光材料在等离子体平行板显示器(PDP)中的应用

等离子体平板显示器(Plasma display panel,简称PDP)是一种新型的平板显示器,由于具有屏幕大、清晰度高、视角宽、寿命长、可实现挂壁等优点,在大屏幕壁挂电视、高清晰度电视、多媒体显示等领域得到了广泛应用。PDP是一种在驱动电路控制下利用其内部填充的惰性气体离子化放电产生紫外线,再利用紫外线激发红、绿、蓝三基色荧光粉发光,从而实现显示功能的显示器,因此,荧光粉是决定显示质量的关键因素,关系到器件的亮度、色度、分辨率等重要性能指标。BaMnF₄粉末在紫外光的照射下可以发射出很强的肉眼可见的蓝光，在PDP方面或有重要的实用价值。

实施例7：BaMnF₄在作为荧光材料在半导体白色发光二极管方面的应用

半导体白色发光二极管(WLED)是一种新型固态光源。与传统的照明光源相比有许多有点，如效率高、低能耗、寿命长、体积小、无污染等，因此被喻为第四代照明光源。实现WLED有三种方案：荧光转换型、多芯片组合型和单芯片组合型。其中单芯片组合型的实用中，InGaN芯片的发射波长已经移至紫外光区，由于紫外光不可见，所以紫外光激发的白光LED的颜色只能由荧光粉来决定。目前一般实用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者三基色荧光粉的组合来实现白光LED。蓝色荧光粉是其中不可缺少的成分。同样，BaMnF₄ 可以实现在紫外光的激发下发射蓝光，同时具有一定的热稳定性，或有望应用于白光LED中的蓝色荧光粉成分。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.BaMnF₄ 在作为无机荧光材料方面的应用，其特征在于：所述BaMnF₄ 作为无机荧光材料是以紫外光作为激发光，有效光波长为240 nm~330 nm，发射发光峰在385 nm的近紫外光和肉眼可见的发光峰在410 nm的蓝光。