CN107418571A - 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法 - Google Patents
一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107418571A CN107418571A CN201710651844.6A CN201710651844A CN107418571A CN 107418571 A CN107418571 A CN 107418571A CN 201710651844 A CN201710651844 A CN 201710651844A CN 107418571 A CN107418571 A CN 107418571A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- luminescent material
- long
- yellow
- preparation
- lasting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 121
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 61
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 46
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 32
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 19
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 16
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910014813 CaC2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910002637 Pr6O11 Inorganic materials 0.000 claims 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N SnO2 Inorganic materials O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N dysprosium(III) oxide Inorganic materials O=[Dy]O[Dy]=O NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(III) oxide Inorganic materials O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N holmium oxide Inorganic materials [O][Ho]O[Ho][O] JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003443 lutetium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 claims 1
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- BZDIAFGKSAYYFC-UHFFFAOYSA-N manganese;hydrate Chemical compound O.[Mn] BZDIAFGKSAYYFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ZIKATJAYWZUJPY-UHFFFAOYSA-N thulium (III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Tm+3].[Tm+3] ZIKATJAYWZUJPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 abstract description 74
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 34
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005090 crystal field Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- -1 rare earth ion Chemical class 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 2
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 2
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 229940082328 manganese acetate tetrahydrate Drugs 0.000 description 2
- CESXSDZNZGSWSP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O CESXSDZNZGSWSP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 229910052611 pyroxene Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7706—Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7715—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing cerium
- C09K11/7721—Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7743—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing terbium
- C09K11/7749—Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7756—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing neodynium
- C09K11/7758—Aluminates; Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7759—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing samarium
- C09K11/7764—Aluminates; Silicates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种 Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca2‑xSn2‑ yAl2O9：xMn2+,yR3+；其中，0.002≤x≤0.080，0<y≤0.120；R=Tb、Ce、Dy、Tm、Nd、Gd、Y、Er、La、Pr、Sm、Yb、Lu或Ho中的一种。本发明还公开了该发光材料的制备方法。本发明制得的黄色长余辉发光材料具有发光强度高、余辉持续时间长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法。
背景技术
长余辉发光材料是一类光致发光材料，经日光和长波紫外线等光源的短时间照射后，将一部分光能储存，关闭光源后，仍能在很长一段时间内持续缓慢地以可见光的形式释放这部分能量。长余辉发光材料的用途十分广泛，除作为夜光标志材料外，如用于紧急通道照明、火险的指示牌等其他需要弱照明指示设备上，即节能又环保，还可以应用于光电信息领域（高能粒子和缺陷损伤探测器，三维信息存储等）。传统的长余辉材料主要有硫化锌和硫化钙荧光体。
自20世纪90年代以来，Eu2+铝酸盐体系和硅酸盐体系成为长余辉发光材料的主体，这两类长余辉发光材料在发光亮度、余辉时间、化学稳定性方面都优于传统硫化物体系的长余辉材料。这两类长余辉发光材料的发光颜色一般为绿色、蓝色、蓝绿色。长余辉发光材料中的长波发射长余辉材料，具有特殊的光学性质，在弱光照明和应急指示中具有比蓝、绿色短波长余辉材料更广阔的应用前景。但在多种铝酸盐体系和硅酸盐体系长余辉发光材料中只有少量的发黄光和红光的长余辉材料，且和其他商业性长余辉材料相比，大多数具有化学稳定性差，发光强度低和持续时间短的特点，难以满足实际需要。另外，稀土离子Eu2+价格较贵，在实际生产过程中会增加成本，不利于产品推广。
专利《橙黄色长余辉发光材料及生产方法》（申请号ZL200410020722.X，公告号CN1266250，公告日2006.07.26）和专利《红色稀土长余辉磷光体》（专利号ZL02125512.1，公告号CN1216125，公告日2005.08.24）公开了以硫化物为基质的长余辉发光材料，但这些长余辉发光材料的制备工艺比较复杂，而且制备过程中容易产生含硫的有害气体，会对人体和环境造成危害。专利《橙黄色长余辉荧光粉及其制备方法》（专利号200710056035.7，公告号CN100575452，公告日2009.12.30）公开了以Eu2+为激活离子的橙黄色长余辉发光材料SrSiO5:Eu2+，Dy3+，该材料在制备时需要较高的温度，一方面浪费能源，另一方面增加了材料的制造成本。专利《一种黄色长余辉发光材料及其制备方法》（申请号201410192345.1，公告号CN103952152A，公告日2014.07.30）公开了以Eu2+为激活离子的黄色长余辉发光材料Ba3-x-yP4O13:Eu x，Ga y，该材料的余辉时间较短，不利于产业化的应用。
因此，研究一种新型掺杂的有效黄色长余辉材料非常有必要。此外，硅酸盐是一种很好的基质，硅酸盐发光材料具有合成温度低的特点；其以橄榄石、长石、辉石等天然矿物的状态存在于自然界中，这决定了它非常稳定的化学性质；同时硅酸盐基质本身具有价廉、无毒、无污染、基质吸收带位于较短波长等优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在200nm~500nm波长光激发后能产生黄色长余辉，而且余辉时间较长的Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，其特征在于：该发光材料的化学表达式为Ca2-xSn2-yAl2O9：xMn2+, yR3+；其中，0.002≤x≤0.080，0<y≤0.120；R=Tb、Ce、Dy、Tm、Nd、Gd、Y、Er、La、Pr、Sm、Yb、Lu或Ho中的一种。
如上所述的一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按发光材料化学表达式中各化学组成的化学计量比分别称取以下原料：CaCO3和MnO2；Tb2O3、CeO2、Dy2O3、Tm2O3、Nd2O3、Gd2O3、Y2O3、Er2O3、La2O3、Pr6O11、Sm2O3、Yb2O3、Lu2O3或Ho2O3中的一种；SnO2和Al(OH)3，且Ca、Sn和Al的摩尔比为1:1:1；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将所述原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1200℃~1500℃煅烧，9~12小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷所述煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
所述步骤⑴中CaCO3和MnO2采用Ca(NO3)2和MnCO3或CaC2O4和四水乙酸锰代替。
所述步骤⑶中空气气氛是指室温25度时的大气环境。
所述步骤⑶中氮气气氛是指在密闭环境下的纯氮气环境，氮气纯度为99.8%。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、采用本发明方法合成的黄色长余辉发光材料以Mn2+作为激活离子，Ho3+等三价稀土离子作为共激活离子，采用低温煅烧，在200nm~500nm波长光激发下，发出波长为500nm~700nm的黄光，该黄光宽带发射的峰值位于565nm，经紫外光照射后，去掉激发源，人眼可以观察到明亮的黄色余辉，余辉的初始亮度最高可达到0.5124cd/m2，能持续发出人眼可分辨的发光亮度在0.32mcd/m2以上的可见光近8小时。
2、本发明制得的黄色长余辉发光材料具有发光强度高、余辉持续时间长等优点。
3、本发明制备方法简单、无污染、成本低。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1制得的长余辉发光材料的XRD图谱。
图2为本发明实施例1制得的长余辉发光材料的激发和发射光谱图。
图3为本发明实施例1制得的长余辉发光材料在激发停止1分钟和7分钟时的余辉光谱图。
图4为本发明实施例1制得的长余辉发光材料的余辉衰减曲线图。
具体实施方式
实施例1 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.998Sn1.974Al2O9：0.002Mn2+, 0.026Gd3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴Ca1.998Sn1.974Al2O9：0.002Mn2+, 0.026Gd3+分子式所示的化学计量比，称取0.38712gCaCO3、0.57592g SnO2、0.30201g Al(OH)3、0.00034g MnO2和0.00912g Gd2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下、于1500℃煅烧，10小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
图1所示为该黄色长余辉发光材料的XRD图谱，表明该黄色长余辉发光材料的物相为Ca2Sn2Al2O9，没有其他的杂质相产生。Ca2Sn2Al2O9是一种新的发光材料的基质，由于具有低的合成温度，合成过程中无污染，大的带隙和高的化学稳定性，且可以给Mn2+提供一种合适的晶体场环境。在该基质中加入激活离子Mn2+和共激活离子Ho3+等三价稀土离子共激活剂，能够实现理想的黄色长余辉发光特性。按照L.G. VAN UITERT的经验公式，Mn2+的发光波长与其晶体场环境有如下关系：
Eλ=Constant
E是在晶体场中离子发射波长对应的波数，Q为自由离子发射波长对应的波数，V为价态，n为配位数，ea是电子亲合力，r是Mn2+离子的半径，λ为Mn2+离子发光的波长。通过简单的计算即可得出，Mn2+作为发光中心，在占据Ca2+的位置后可以产生峰值在565nm的黄光发射。而R主要是作为陷阱中心，捕获导带中的电子。在200nm~500nm波长光激发后，电子从价带被激发到导带，一部分电子通过Mn2+离子产生发光，并返回价带，另一部分电子被R产生的电子陷阱所捕获。当停止激发后，在室温的热扰动下，被捕获的电子缓慢地逃逸出电子陷阱的束缚，重新回到导带，再通过Mn2+产生持久的黄色余辉，并最终返回价带。
该长余辉发光材料的激发和发射光谱图如图2所示，图中显示该长余辉发光材料发射光谱为宽带发射，峰值位于565nm附近，归属于Mn2+的4T1(G)→6A1(S)跃迁，采用CIE色度图计算得到该长余辉发光材料发射光的色坐标为x=0.40, y=0.58，位于黄光发射区域。从图2所示的发光材料的发射光谱和图3所示的发光材料的余辉光谱及计算出来的色坐标（0.40,0.58），可以说明制得的长余辉发光材料是黄色长余辉发光材料。长波发射材料是相对于性能优异的蓝绿色长余辉材料而言的，蓝光长余辉材料的发射主峰一般位于480nm以下，绿光长余辉材料的发射主峰一般位于500nm～540nm之间，而本发明的长余辉材料的发射主峰位于565nm，所以说本发明的长余辉材料是长波发射材料。
用紫外灯照射，在停止照射后1分钟和7分钟时该发光材料的余辉光谱图如图3所示。暗处观察，材料呈现黄色余辉发光。
图4为该发光材料的余辉衰减曲线图，从图中可看出，该发光材料能够持续发出近8小时的人眼可分辨的发光亮度在0.32mcd/m2以上的可见光。
实施例2 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.998Sn1.974Al2O9：0.002Mn2+, 0.026Ho3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.998Sn1.974Al2O9：0.002Mn2+, 0.026Ho3+分子式所示的化学计量比，称取0.38697g CaCO3、0.57569g SnO2、0.30189g Al(OH)3、0.00034g MnO2和0.00951g Ho 2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下、于1500℃煅烧，10小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例3 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.998Sn1.980Al2O9：0.002Mn2+, 0.020 Ce3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.998Sn1.980Al2O9：0.002Mn2+, 0.020 Ce3+分子式所示的化学计量比，称取0.38731g CaCO3、0.57799g SnO2、0.30224g Al(OH)3、0.00034g MnO2和0.00703gCeO2作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下、于1500℃煅烧，10小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例4 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.998Sn1.980Al2O9：0.002Mn2+, 0.020Yb3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.998Sn1.980Al2O9：0.002Mn2+, 0.020Yb3+分子式所示的化学计量比，称取0.38706g CaCO3、0.57757g SnO2、0.30196g Al(OH)3、0.00034g MnO2和0.00763g Yb2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下、于1500℃煅烧，10小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例5 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.920Sn2Al2O9：0.080Mn2+, 0.120Pr3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.920Sn2Al2O9：0.080Mn2+, 0.120Pr3+分子式所示的化学计量比，称取0.60971gCa(NO3)2、0.58333g SnO2、0.30192g Al(OH)3、0.01779g MnCO3和0.0358gPr6O11作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1200℃℃煅烧，12小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例6 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.996Sn1.880Al2O9：0.004Mn2+, 0.120 Tb3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.996Sn1.880Al2O9：0.004Mn2+, 0.120 Tb3+分子式所示的化学计量比，称取0.49130g CaC2O4、0.54443g SnO2、0.299772g Al(OH)3、0.00188g四水乙酸锰和0.04218gTb2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1500℃煅烧，9小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例7 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.994Sn1.960Al2O9：0.006Mn2+, 0.040 Dy 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.994Sn1.960Al2O9：0.006Mn2+, 0.040 Dy 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38574g CaCO3、0.57094g SnO2、0.30154g Al(OH)3、0.00101g MnO2和0.01442g Dy2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1300℃煅烧，11小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例8 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.992Sn1.920Al2O9：0.008Mn2+, 0.080 Tm 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.992Sn1.920Al2O9：0.008Mn2+, 0.080 Tm 3分子式所示的化学计量比，称取0.38365g CaCO3、0.55682g SnO2、0.30020g Al(OH)3、0.00133g MnO2和0.02997g Tm2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1400℃煅烧，10小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例9 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.990Sn1.900Al2O9：0.010Mn2+, 0.100Nd 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.990Sn1.900Al2O9：0.010Mn2+, 0.100Nd 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38432g CaCO3、0.55254g SnO2、0.30104g Al(OH)3、0.00167g MnO2和0.03246g Nd2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1250℃煅烧，11.5小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例10 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120 Y 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120 Y 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38686g CaCO3、0.55311g SnO2、0.30455g Al(OH)3、0.00339g MnO2和0.02645g Y2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1350℃煅烧，10.5小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例11 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120Er 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120Er 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38745g CaCO3、0.55321g SnO2、0.30427g Al(OH)3、0.00325g MnO2和0.02655g Er2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1450℃煅烧，9.5小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例12 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120 La 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120 La 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38236g CaCO3、0.55325g SnO2、0.30689g Al(OH)3、0.00311g MnO2和0.02673g La2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1200℃℃煅烧， 12小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例13 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120 Sm 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120 Sm 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38364g CaCO3、0.55426g SnO2、0.30366g Al(OH)3、0.00367g MnO2和0.02704g Sm2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1500℃煅烧，9小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
实施例14 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，该发光材料的化学表达式为Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120Lu 3+。
该Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按Ca1.980Sn1.880Al2O9：0.020Mn2+, 0.120Lu 3+分子式所示的化学计量比，称取0.38711g CaCO3、0.55874g SnO2、0.30458g Al(OH)3、0.00393g MnO2和0.02691g Lu2O3作为原料；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1400℃煅烧，10小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
上述实施例1~14中，空气气氛是指室温25度时的大气环境。
氮气气氛是指在密闭环境下的纯氮气环境，氮气纯度为99.8%。
Claims (5)
1.一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料，其特征在于：该发光材料的化学表达式为Ca2- xSn2-yAl2O9：xMn2+, yR3+；其中，0.002≤x≤0.080，0<y≤0.120；R=Tb、Ce、Dy、Tm、Nd、Gd、Y、Er、La、Pr、Sm、Yb、Lu或Ho中的一种。
2.如权利要求1所述的一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：
⑴按发光材料化学表达式中各化学组成的化学计量比分别称取以下原料：CaCO3和MnO2；Tb2O3、CeO2、Dy2O3、Tm2O3、Nd2O3、Gd2O3、Y2O3、Er2O3、La2O3、Pr6O11、Sm2O3、Yb2O3、Lu2O3或Ho2O3中的一种；SnO2和Al(OH)3，且Ca、Sn和Al的摩尔比为1:1:1；
⑵将各原料组份研磨至微米级，制得原料粉末；
⑶将所述原料粉末在空气气氛下或氮气气氛下、于1200℃~1500℃煅烧，9~12小时后随炉冷却至室温，得到煅烧物；
⑷所述煅烧物经研磨，即制得黄色长余辉发光材料。
3.如权利要求1所述的一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中CaCO3和MnO2采用Ca(NO3)2和MnCO3或CaC2O4和四水乙酸锰代替。
4.如权利要求1所述的一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑶中空气气氛是指室温25度时的大气环境。
5.如权利要求1所述的一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑶中氮气气氛是指在密闭环境下的纯氮气环境，氮气纯度为99.8%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710651844.6A CN107418571B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710651844.6A CN107418571B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107418571A true CN107418571A (zh) | 2017-12-01 |
| CN107418571B CN107418571B (zh) | 2019-12-27 |
Family
ID=60436522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710651844.6A Active CN107418571B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107418571B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110055064A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-26 | 广东工业大学 | 一种氧化物基上转换荧光材料及其制备方法 |
| CN110129048A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-16 | 江苏师范大学 | 一种Mn2+激活的铌钽酸盐黄发光荧光粉及其制备与应用 |
| CN111978956A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-24 | 广东工业大学 | 一种橙光长余辉荧光粉及其制备方法 |
| CN114736012A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-07-12 | 武汉纺织大学 | 具有超高q值的低介微波介质陶瓷及其ltcc材料 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1344777A (zh) * | 2001-10-26 | 2002-04-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 蓝紫色、绿色硅铝锌体系长余辉发光材料的制备方法 |
-
2017
- 2017-08-02 CN CN201710651844.6A patent/CN107418571B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1344777A (zh) * | 2001-10-26 | 2002-04-17 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 蓝紫色、绿色硅铝锌体系长余辉发光材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HISANORI YAMANE ET AL.: "A ramsayite-type oxide, Ca2Sn2Al2O9", 《ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION E》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110055064A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-26 | 广东工业大学 | 一种氧化物基上转换荧光材料及其制备方法 |
| CN110129048A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-16 | 江苏师范大学 | 一种Mn2+激活的铌钽酸盐黄发光荧光粉及其制备与应用 |
| CN110129048B (zh) * | 2019-06-19 | 2022-03-22 | 江苏师范大学 | 一种Mn2+激活的铌钽酸盐黄发光荧光粉及其制备与应用 |
| CN111978956A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-24 | 广东工业大学 | 一种橙光长余辉荧光粉及其制备方法 |
| CN114736012A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-07-12 | 武汉纺织大学 | 具有超高q值的低介微波介质陶瓷及其ltcc材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107418571B (zh) | 2019-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104087292B (zh) | 一种Mn4+掺杂的红色发光材料、制备方法及新型照明光源 | |
| CN103923653B (zh) | 一种红色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN110257057B (zh) | 一种黄色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN107418571A (zh) | 一种Mn2+掺杂的黄色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN114686225A (zh) | 一种近红外荧光粉及其制备方法和应用 | |
| CN115287068A (zh) | 一种钠钇镓锗石榴石基近红外光荧光粉及其制备方法 | |
| CN102585813B (zh) | 一种紫外光激发的可控颜色长余辉材料及其制备方法 | |
| CN107189776A (zh) | 一种绿色硅酸盐长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN104479676B (zh) | 一种黄色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN105462586A (zh) | 一种橙色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN105694886A (zh) | 一种Eu2+掺杂的氟酸盐基发光材料的制备方法和应用 | |
| CN101899297B (zh) | 一种橙黄色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN101818058B (zh) | 一种橘黄色长余辉荧光粉及其制备方法 | |
| CN103897695B (zh) | 一种适用于近紫外光激发的橙红色稀土长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN102660266A (zh) | 一种黄色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN105670613B (zh) | 一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉及其制备方法和应用 | |
| CN111892924B (zh) | 一种Cu离子掺杂镓酸盐基橙红色发光材料及其制备方法 | |
| CN107474838B (zh) | 一种蓝绿色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN110804438B (zh) | 一种光色可调尖晶石荧光粉及其制备方法和应用 | |
| CN103131415B (zh) | 一种黄色长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN105315991B (zh) | 一种白光长余辉荧光材料及其制备方法 | |
| CN108949173A (zh) | 一种青色硅酸盐超长余辉发光材料及其制备方法 | |
| CN103320126A (zh) | 一种宽带白光长余辉材料及其制备方法 | |
| CN107033903A (zh) | 一种稀土离子及过渡金属离子掺杂的单基质磷酸盐白色荧光粉及其制备方法 | |
| CN108048086B (zh) | 一种自激活型硼磷酸盐发光材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |