CN106010531B - 一种蓝色发光石及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝色发光石及其制备方法，所述蓝色发光石是采用一种蓝色长余辉发光材料(Ca_{1‑α‑β‑γ}Eu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈和磷酸锆粉末作为合成材料，采用高温煅烧工艺直接制备而成，其中A表示的化学元素为Y、Nd、Dy或Pr中的任一种，B表示的化学元素为Li、Na或K中的任一种，α、β、γ表示各元素的摩尔系数。本发明的原料配比科学合理，原材料为环保友好型材料且基质材料资源丰富价格比较低，制备工艺简单，经太阳光照射30分钟后在暗室里观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间可以达到80小时以上。本发明不含放射性物质，成本低，经过打磨抛光后外观晶莹透彻，外观及发光效果可超过天然的夜明珠。

Description

一种蓝色发光石及其制备方法

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，更具体涉及一种蓝色发光石及其制备方法。

背景技术

自然界中存在着能自身发光的荧光石或发光石又称夜明珠，在夜晚中或黑暗处能明显其发光。由于夜明珠十分稀少，且拥有能自行发光的奇特现象，因此被认为是自然界中的珍稀宝石。夜明珠发光根据激发源的来源可以分两种，一种是需要借助外部的光源即通过吸收可见光并把光存储起来在缓慢释放出来，另一种是不需要借助任何外界能量进行激发,而是靠自身含有放射性同位素作为激活剂,能永久性地发光。由于天然夜明珠十分稀少且昂贵，一般人很难拥有，此外有的夜明珠还含有对人体有害的放射性的同位素。以长余辉蓄光材料制作发光石，仿制天然夜明珠，可以圆许多人拥有夜明珠的梦，具有很好的商业前景。发明专利“一种蓄能发光石及其制备方法”（公开号CN101403475A ）公开了用长余辉发光材料与二氧化硅制备能发蓝绿色、黄绿色、紫色和天蓝色的发光石头。该发明未公开制备发光石所用的长余辉发光材料的具体化学成分，实际上许多长余辉发光材料在煅烧温度超过1300℃时会发生分解失活或完全玻璃化，而该技术要求煅烧温度高达1300到1500℃，对设备要求高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种蓝色发光石及其制备方法，所制得的蓝色发光石经太阳光照射30分钟后在暗室里可以观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间达到80小时以上。此外，本发明原料配比科学合理，制作工艺简单，制作成本低，不含放射性物质。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蓝色发光石，由一种蓝色长余辉发光材料与磷酸锆粉末混合后煅烧而成，所述的蓝色长余辉发光材料的化学式为：(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈，其中A表示的化学元素为Y、Nd 、Dy或Pr中的任一种，B表示的化学元素为Li、Na或K中的任一种，α、β、γ表示各元素的摩尔系数，其值分别为α=0.001~0.07、β=0.001~0.08、γ =0.001~0.08；所述蓝色长余辉发光材料的重量百分比为85~95wt%，磷酸锆粉末的重量百分比为5~15wt%。

如上所述的蓝色发光石的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）首先按(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈的化学计量比准确称取CaCO₃、Eu₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，并称取Y₂O₃、Nd₂O₃、Pr₂O₃或Dy₂O₃中的任一种，同时称取Li₂CO₃、Na₂CO₃或K₂CO₃中的任一种；

（2）然后称取硼酸；

（3）把步骤（1）和步骤（2）称取的原材料混合后置于球磨罐中，球磨后置于还原气氛于1000~1200℃中煅烧3~5小时得到蓝色长余辉发光材料(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈；

（4）将步骤（3）得到的煅烧产物与磷酸锆粉末混合均匀，然后在2~20个大气压压力下用压片机压片成型或采用等静压成型，最后置于还原气氛中于1050~1250℃中煅烧2-5小时，即得蓝色发光石。

步骤（2）中硼酸的摩尔量为(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈的1-15%。

步骤（3）中球磨的转速为400~1200 r/min，球磨时间为4~6小时。

所述磷酸锆粉末纯度为99%，分子量为283。

步骤（3）和步骤（4）所述的还原气氛体积比为2~10%H₂+90~98%N₂。

本发明的有益效果在于：本发明采用蓝色长余辉发光材料(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈作为主材料和磷酸锆作为辅材料合成蓝色发光石，所制得的蓝色发光石经太阳光照射30分钟后在暗室里可以观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间达到80小时以上。磷酸锆对于提高发光石的硬度及发光性能均有明显的改善作用。此外，本发明原料配比科学合理，制作工艺简单，制作成本低，不含放射性物质，经过打磨抛光后外观晶莹透彻，外观及发光效果超过天然的夜明珠。

附图说明

图1为本发明的蓝色发光石的XRD谱图及标准谱图；

图2为本发明的蓝色发光石的激发发射光谱。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。

实施例1

一种蓝色发光石，由化学式为(Ca_0.989Eu_0.001Y_0.005Li_0.005)Al₂Si₂O₈的蓝色长余辉发光材料煅烧而成，其制备方法具体如下：

（1）首先按(Ca_0.989Eu_0.001Y_0.005Li_0.005)Al₂Si₂O₈的化学计量比准确称取CaCO₃、Eu₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、Y₂O₃和 Li₂CO₃；

（2）然后称取硼酸，硼酸的摩尔量为(Ca_0.989Eu_0.001Y_0.005Li_0.005)Al₂Si₂O₈的1%；

（3）把步骤（1）和步骤（2）称取的原材料混合后置于球磨罐中，按400r/min转数球磨6小时后置于体积比为2%H₂：98%N₂的还原气氛于1000℃中煅烧5小时；

（4）将步骤（3）得到的煅烧产物与磷酸锆粉末按重量百分比为90wt%比10wt%混合均匀，然后在2个大气压压力下用压片机压片成型，然后置于体积比为2%H₂：98%N₂的还原气氛中于1250℃中煅烧2小时，即得蓝色发光石。

将所制得的蓝色发光石经太阳光照射30分钟后，在暗室里观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间达到70小时以上。

实施例2

一种蓝色发光石，由化学式为(Ca_0.86Eu_0.07Nd_0.03Na_0.04)Al₂Si₂O₈的蓝色长余辉发光材料煅烧而成，其制备方法具体如下：

（1）首先按(Ca_0.86Eu_0.07Nd_0.03Na_0.04)Al₂Si₂O₈的化学计量比准确称取CaCO₃、Eu₂O₃、Al₂O₃和SiO₂、Nd₂O₃和Na₂CO₃；

（2）然后称取硼酸，硼酸的摩尔量为(Ca_0.86Eu_0.07Nd_0.03Na_0.04)Al₂Si₂O₈的15%；

（3）把步骤（1）和步骤（2）称取的原材料混合后置于球磨罐中，按1200r/min转数球磨4小时后置于体积比为10%H₂：90%N₂的还原气氛于1200℃中煅烧3小时；

（4）将步骤（3）得到的煅烧产物与磷酸锆粉末按重量百分比为95wt%比5wt%混合均匀，然后在20个大气压压力下等静压成型，再置于体积比为10%H₂：90%N₂的还原气氛中于1050℃中煅烧5小时，即得蓝色发光石。

将所制得的蓝色发光石经太阳光照射30分钟后，在暗室里观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间达到75小时以上。

实施例3

一种蓝色发光石，由化学式为(Ca_0.845Eu_0.035Dy_0.08K_0.04)Al₂Si₂O₈的蓝色长余辉发光材料煅烧而成，其制备方法具体如下：

（1）首先按(Ca_0.845Eu_0.035Dy_0.08K_0.04)Al₂Si₂O₈的化学计量比准确称取CaCO₃、Eu₂O₃、Al₂O₃和SiO₂、 Dy₂O₃和 K₂CO₃；

（2）然后称取硼酸，硼酸的摩尔量为(Ca_0.845Eu_0.035Dy_0.08K_0.04)Al₂Si₂O₈的7%；

（3）把步骤（1）和步骤（2）称取的原材料混合后置于球磨罐中，按600r/min转数球磨5小时后置于体积比为5%H₂：95%N₂的还原气氛于1100℃中煅烧4小时；

（4）将步骤（3）得到的煅烧产物与磷酸锆粉末按重量百分比为89wt%比11wt%混合均匀，然后在10个大气压压力下用压片机压片成型，然后置于体积比为5%H₂：95%N₂的还原气氛中于1150℃中煅烧3小时，即得蓝色发光石。

将所制得的蓝色发光石经太阳光照射30分钟后，在暗室里观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间达到80小时以上。

实施例4

一种蓝色发光石，由化学式为(Ca_0.89Eu_0.01Pr_0.02Li_0.08)Al₂Si₂O₈的蓝色长余辉发光材料煅烧而成，其制备方法具体如下：

（1）首先按(Ca_0.89Eu_0.01Pr_0.02Li_0.08)Al₂Si₂O₈的化学计量比准确称取CaCO₃、Al₂O₃和SiO₂、Pr₂O₃和Li₂CO₃；

（2）然后称取硼酸，硼酸的摩尔量为(Ca_0.89Eu_0.01Pr_0.02Li_0.08)Al₂Si₂O₈的8%；

（3）把步骤（1）和步骤（2）称取的原材料混合后置于球磨罐中，按800r/min转速球磨5小时后置于体积比为6%H₂：94%N₂的还原气氛于1100℃中煅烧4小时；

（4）将步骤（3）得到的煅烧产物与磷酸锆粉末按重量百分比为85wt%比15wt%混合均匀，然后在15个大气压压力下用压片机压片成型，然后置于体积比为6%H₂：94%N₂的还原气氛中于1080℃中煅烧4小时，即得蓝色发光石。

将所制得的蓝色发光石经太阳光照射30分钟后，在暗室里观察到其发出明亮的蓝光，目测余辉时间达到80小时以上。

本发明制得的蓝色发光石物相属于41-1486（见附图1），与PDF标准卡中的41-1486一致，其中有少量的杂质相ZrP₂O₇（图中*表示）_，附图2的激发发射光谱图显示发光石的发射峰位于420nm处，发蓝色光。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种蓝色发光石，其特征在于：所述蓝色发光石由一种蓝色长余辉发光材料与磷酸锆粉末混合后煅烧而成，所述的蓝色长余辉发光材料的化学式为：(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈，其中A表示的化学元素为Y、Nd 、Dy或Pr中的任一种，B表示的化学元素为Li、Na或K中的任一种，α、β、γ表示各元素的摩尔系数，其值分别为α=0.001~0.07、β=0.001~0.08、γ=0.001~0.08；所述蓝色长余辉发光材料的重量百分比为85~95wt%，磷酸锆粉末的重量百分比为5~15wt%；所述磷酸锆粉末纯度为99%，分子量为283。

2.一种制备如权利要求1所述的蓝色发光石的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）首先按(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈的化学计量比准确称取CaCO₃、Eu₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，并称取Y₂O₃、Nd₂O₃、Pr₂O₃或Dy₂O₃中的任一种，同时称取Li₂CO₃、Na₂CO₃或K₂CO₃中的任一种；

（2）然后称取硼酸；

（3）把步骤（1）和步骤（2）称取的原材料混合后置于球磨罐中，球磨后置于还原气氛于1000~1200℃中煅烧3~5小时得到蓝色长余辉发光材料(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈；

（4）将步骤（3）得到的煅烧产物与磷酸锆粉末混合均匀，然后在2~20个大气压压力下用压片机压片成型或采用等静压成型，最后置于还原气氛中于1050~1250℃中煅烧2-5小时，即得蓝色发光石。

3.根据权利要求2所述的蓝色发光石的制备方法，其特征在于：步骤（2）中硼酸的摩尔量为(Ca_1-α-β-γEu_αA_βB_γ)Al₂Si₂O₈的1-15%。

4. 根据权利要求2所述的蓝色发光石的制备方法，其特征在于：步骤（3）中球磨的转速为400~1200 r/min，球磨时间为4~6小时。

5.根据权利要求2所述的蓝色发光石的制备方法，其特征在于：步骤（3）和步骤（4）所述的还原气氛体积浓度为2~10%H₂+90~98%N₂。