CN107312531A - 一种氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法 - Google Patents

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卢杰
王雷
戴兆祥
屈冰雁
周如龙
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Abstract

本发明公开了一种氧化锆基长余辉发光材料，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。本发明氧化锆基长余辉发光材料经过紫外光源激发后，其具有很好的长余辉性能，在90分钟仍有微弱的余辉现象。本发明氧化锆基长余辉发光材料，其被俘获的载流子浓度比单掺杂钛的发光材料ZrO2:0.001TiO2大幅度提高，可显著提高材料的余辉亮度。

Description

一种氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光材料领域，具体地说涉及一种氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法。
背景技术
传统的发光材料大多是掺杂稀土金属元素，依靠稀土金属离子作为发光中心或者敏化剂而发光。例如蓝光发射材料YAG:Ce3+(Y3Al5O12：Ce3+)以及红光发射材料NaLuO2:Eu3+等。稀土金属元素含量较少，造价昂贵，并且在发光粉末制备过程中通常需要高压，还原或者保护气氛等条件。而过渡金属离子无论从含量还是价格上均要比稀土金属离子更加适合于发光领域，在性能上，某些基质中掺杂过渡金属离子其发光性能也丝毫不逊色。
氧化锆基长余辉发光材料是指在日光和长波紫外线等光源的段时间照射，在关闭电源后，仍在很长一段时间内持续发光的材料。目前已经发展到了硫化物、铝酸盐、硅酸盐、复合氧化物或硫氧化物等多种基质材料体系。由于具有这种特性，该类材料已经广泛用于隐蔽照明和紧急照明设备，仪表显示等领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不含有稀土、具有较好的余辉亮度、较长的余辉时间的氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种氧化锆基长余辉发光材料，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。
进一步地，所述含锆化合物、所述含钛化合物与所述含硅化合物的摩尔比为1000:1:5～20。在实施本发明的过程中，发明人发现在此配比下，得到的氧化锆基长余辉发光材料的余辉亮度和宇辉时间性能较好。
进一步地，所述含锆化合物为锆的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
进一步地，所述含硅化合物为硅的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
进一步地，所述含钛化合物为钛的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
所述的氧化锆基长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：将含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合，在氧化气氛、900～1300℃下煅烧2～8小时，冷却后，得到所述氧化锆基长余辉发光材料。
氧化气氛指的空气或氧气等具有氧化性质的气氛。
进一步地，具体煅烧过程为：先在900℃下保温1小时，再在1200℃下保温4小时。在实施本发明的过程中，发明人发现此工艺参数下制备效果更加稳定。
本发明的有益效果体现在：
本发明氧化锆基长余辉发光材料经过紫外光源激发后，其具有很好的长余辉性能，在90分钟仍有微弱的余辉现象。
本发明氧化锆基长余辉发光材料，其被俘获的载流子浓度比单掺杂钛的发光材料ZrO2:0.001TiO2大幅度提高，可显著提高材料的余辉亮度。
本发明氧化锆基长余辉发光材料的制备方法工艺相对简单，采用的原料廉价易得，余辉和荧光发光性能提升显著。
附图说明
图1为本发明制备的氧化锆基长余辉发光材料的XRD图谱。
图2为本发明实施例1制备的发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。
图3为本发明实施例2制备的氧化锆基长余辉发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。
图4为本发明实施例3制备的氧化锆基长余辉发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。
图5为本发明实施例4制备的氧化锆基长余辉发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。
图6为本发明实施例1、2、3、4制备的材料与原料的热释光谱图。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
发光材料ZrO2:0.001Ti4+，由ZrO2 1.2258g和TiO2 0.0009g混合后高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2和TiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1200℃，保温4小时，随炉冷却，取出得到发光材料ZrO2:0.001Ti4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。
发光材料ZrO2:0.001Ti4+的发射光谱见图2，从图2中可以看出，本实施例制得的发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在800个计数强度左右。
实施例2
氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.005Si4+，由ZrO2 1.2285g，TiO20.0010g和SiO2 0.0019g高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2、TiO2和SiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1200℃，保温4小时，随炉冷却，取出得到氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.005Si4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。
氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.005Si4+的发射光谱见图3，从图3中可以看出，本实施例制得的氧化锆基长余辉发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在2650个计数强度左右。相较于单掺杂ZrO2:0.001Ti4+发光材料，其发光强度显著提高了大约3.3倍。
实施例3
氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.01Si4+，由ZrO2 1.2203g、TiO20.0009g和SiO2 0.0063g高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2、TiO2和SiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1300℃，保温1小时，随炉冷却，取出得到氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.01Si4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。
氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.01Si4+的发射光谱见图4，从图4中可以看出，本实施例制得的氧化锆基长余辉发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在1800个计数强度左右。相较于单掺杂ZrO2:0.001Ti4+发光材料，其发光强度显著提高了大约2.3倍。
实施例4
氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.02Si4+，由ZrO2 1.2076g、TiO20.0010g和SiO2 0.0121g高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2和SiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1100℃，保温7小时，随炉冷却，取出得到氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.02Si4 +，整个煅烧过程在空气气氛下完成。
氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.02Si4+的发射光谱见图5，从图5中可以看出，本实施例制得的氧化锆基长余辉发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在1600个计数强度左右。相较于单掺杂ZrO2:0.001Ti4+发光材料，其发光强度显著提高了大约2倍。
另外，从图1的XRD图上，我们可以看出本发明制备的长余辉发光材料和纯的ZrO2吻合很好，结晶性能好，表明掺杂并未改变ZrO2的晶体结构；从图5的热释光谱图中可以看出上述实施例制得的材料在热释光性能上的差异，体现在热释光曲线与坐标的积分值的大小，积分值越大，其余辉效果越好。从图中明显可以看出在掺杂Si4+之后，实施例2、3、4均有显著的提升，因此在掺杂Ti的基础上再掺杂Si之后可以显著改善该发光材料的余辉性能。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。
2.如权利要求1所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含锆化合物、所述含钛化合物与所述含硅化合物的摩尔比为1000:1:5～20。
3.如权利要求1或2所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含锆化合物为锆的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含硅化合物为硅的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含钛化合物为钛的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
6.如权利要求1至5中任一项所述的氧化锆基长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合，在氧化气氛、900～1300℃下煅烧2～8小时，冷却后，得到所述氧化锆基长余辉发光材料。
7.如权利要求6所述的氧化锆基长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，具体煅烧过程为：先在900℃下保温1小时，再在1200℃下保温4小时。
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