CN108410454A - 一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，具体为：通过在球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉表面吸附H₂PtCl₆，利用光还原反应，在发光粉表面负载铂颗粒，得到铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料，从而提高铝酸盐长余辉材料发光性能。本发明通过在球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉表面负载铂颗粒，有效提高了材料的光响应范围及吸收光强度和量子效率，从而实现了余辉性能大幅提高。且该方法合成工艺简单、操作性强，便于工业化大规模生产，制备的材料具有较高的长余辉发光性能，有望产生良好的社会和经济效益。

Description

一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种利用铂提高铝酸盐长余辉发材料光性能的方法。

背景技术

长余辉发光材料能够吸收自然光、灯光等光源，并储存能量，缓慢释放，实现持续发光，是一种重要的节能环保材料。长余辉发光材料具有特征的吸收峰和发射峰，并且能够储存能量，在辐射监测、生物医用、光催化等领域具有很强的应用前景。

铝酸盐长余辉发光材料的出现是开发新一代的长余辉发光粉的开始，这类材料受到激发后发射蓝绿光，余辉时间能够达到10h以上，较上一代具有良好的余辉性能，因此引起了大家的广泛关注。大量学者通过不同的制备方法制备了此类材料，每年都有大量的关于铝酸盐长余辉发光材料的报道，初始亮度和余辉时间也在不断的提高。以Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu^{2 +},Dy³⁺为代表的铝酸盐类长余辉发光材料的制备一般都会采用高温固相法，此方法也是唯一能够实现大批量生产的方法。相比于其他的制备方法，此方法操作简单，产物结晶性好，但是颗粒一般比较大，在应用中，需要进行破碎获得，破碎会对发光性能产生较大的影响，不利于保持发光粉原有的余辉性能，采用化学制备的方法能够直接制备出粒径较小的发光粉，有利于保持发光粉原有的发光性质，球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料就是其中一种，但是其余辉性能提高不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，通过在Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉表面负载发光材料表面负载Pt颗粒，提高其长余辉发光性能。

本发明所采用的技术方案是，一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，通过在球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉表面吸附H₂PtCl₆，利用光还原反应，在发光粉表面负载铂颗粒，得到铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料，从而提高铝酸盐长余辉发光性能。

本发明的特点还在于：

所述方法具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，对球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉进行预处理；

步骤3，将步骤2预处理后的球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉加入H₂PtCl₆-乙醇溶液、醋酸及酒精的混合溶液中，搅拌混合，在紫外灯照射下进行超声光还原反应；

步骤4，对步骤3反应后的溶液进行过滤、洗涤、干燥，即得到铂表面负载的空心球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料。

所述步骤1具体为：以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉。进一步地，所述烧成温度优选900-1100℃，烧结时间优选2-3h。

所述步骤2具体为：将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉加入酒精中，使酒精淹没发光粉，超声处理后过滤、烘干。进一步地，所述超声处理时间优选6-12分钟，干燥温度优选100-160℃，干燥时间优选16-20分钟。

所述步骤3中H₂PtCl₆-乙醇溶液、醋酸及酒精的体积比为1-12:1-7:500；H₂PtCl₆-乙醇溶液中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01-0.2mmol·L^-1。

所述步骤3中超声光还原时间为15-40分钟。

所述步骤4中干燥温度为110-160℃，干燥时间15-25分钟。

本发明的有益效果是，本发明一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，采用光还原法获得金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料，提高了材料的光响应范围及吸收光强度和量子效率，从而实现了余辉性能大幅提高。该制备方法简单可行，同时整个反应过程设备要求低(烘箱和紫外灯即可)，无需昂贵的各种加工合成设备和高温高压等反应装置，具有易于大批量合成等优点，操作性强，合成工艺简单，便于工业化大规模生产，制备的材料具有较高的长余辉发光性能，有望产生良好的社会和经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺与未负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺的吸收曲线图；

图2是本发明实施例1制备的金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺与未负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺的余辉曲线图；

图3是本发明实施例1制备的金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，在球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu^{2 +},Dy³⁺发光粉表面吸附一层H₂PtCl₆溶液，在紫外光的照射下生成负载于Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺的铂颗粒，然后用酒精洗去未反应的H₂PtCl₆及吸附力较差的铂颗粒，得到铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结2-3h，烧结温度为900-1100℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声6-12分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在100-160℃下干燥16-20分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01-0.2mmol·L^-1；

步骤4，将步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照体积比(1-12):(1-7):500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤2得到的发光粉倒入步骤4所得的溶液使发光粉被淹没，搅拌15-20分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原15-40分钟；

步骤6，对步骤5反应后的溶液进行过滤，并用酒精洗涤1-3次，置于烘箱中在110-160℃下干燥15-25分钟；即得到金属铂表面负载的空心球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

本发明采用光还原法获得金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料，提高了其长余辉发光材料的长余辉发光性能，该制备方法简单可行，同时整个反应过程设备要求低(烘箱和紫外灯即可)，无需昂贵的各种加工合成设备和高温高压等反应装置，具有易于大批量合成等优点，操作性强，合成工艺简单，便于工业化大规模生产，制备的材料具有较高的长余辉发光性能，有望产生良好的社会和经济效益。

实施例1

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结2h，烧成温度为900℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声7分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在150℃下干燥16分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01mmol·L^-1；

步骤4，将2ml步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照1:4:500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤2得到的0.2g发光粉倒入步骤4所得的5ml溶液中搅拌16分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原15分钟；

步骤6，对步骤5反应后的溶液进行过滤，并用酒精洗涤2次，置于烘箱中在140℃下干燥15分钟；即得到金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

图1是实施例1中金属表面负载的发光粉与未负载的发光粉的吸收曲线图，从图中可以看出，发光粉经表面金属沉积后吸收度明显增强；

图2是实施例1中金属表面负载的发光粉与未负载的发光粉的余辉曲线图；从图中可以看出，发光粉经表面金属铂沉积后余辉性能明显增强，初始亮度提高4倍以上，慢衰减过程亮度提高1.5倍以上；

图3是实施例1中金属表面负载发光粉的扫描电镜图，球形发光粉粒径大小为1-4微米，表面负载一层分散的Pt颗粒。

实施例2

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结2h，烧成温度为1000℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声10分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在135℃下干燥20分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.1mmol·L^-1；

步骤4，将2ml步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照1:7:500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤2得到的1g发光粉倒入步骤4所得的5ml溶液中搅拌20分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原35分钟；

步骤6，对步骤5反应后的溶液进行过滤，并用酒精洗涤1次，置于烘箱中在150℃下干燥18分钟；即得到金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例3

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结3h，烧成温度为1100℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声8分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在100℃下干燥19分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.15mmol·L^-1；

步骤4，将1ml步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照7:5:500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤2得到的1g发光粉倒入步骤4所得的10ml溶液中搅拌19分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原40分钟；

步骤6，对步骤5反应后的溶液进行过滤，并用酒精洗涤3次，置于烘箱中在115℃下干燥25分钟；即得到金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例4

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结2.5h，烧成温度为950℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声6分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在110℃下干燥18分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.2mmol·L^-1；

步骤4，将1ml步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照1:1:500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤1得到的1.2g发光粉倒入步骤3所得的20ml溶液中搅拌18分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原30分钟；

步骤6，将步骤4所得溶液进行过滤，并用酒精洗涤3次，置于烘箱中在140℃下干燥18分钟；即得到金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例5

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结3h，烧成温度为920℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声9分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在145℃下干燥16分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.13mmol·L^-1；

步骤4，将步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照12:7:500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤2得到的0.5发光粉倒入步骤4所得的1ml溶液中搅拌17分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原35分钟；

步骤6，对步骤5反应后的溶液进行过滤，并用酒精洗涤2次，置于烘箱中在110℃下干燥22分钟；即得到金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例6

步骤1，以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结3h，烧成温度为1050℃，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉倒入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声12分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在125℃下干燥17分钟；

步骤3，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.015mmol·L^-1；

步骤4，将1ml步骤3所得H₂PtCl₆溶液、醋酸及酒精按照8:7:500混合形成均匀溶液；

步骤5，将步骤2得到的0.9发光粉倒入步骤4所得的8ml溶液中搅拌15分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原25分钟；

步骤6，对步骤5反应后的溶液进行过滤，并用酒精洗涤3次，置于烘箱中在150℃下干燥20分钟；即得到金属铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉。

Claims (9)

1.一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，其特征在于，通过在球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉表面吸附H₂PtCl₆，利用光还原反应，在发光粉表面负载铂颗粒，从而得到铂表面负载的Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料，从而提高铝酸盐长余辉发光性能。

2.根据权利要求1所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉；

步骤2，对球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉进行预处理；

步骤3，将步骤2预处理后的球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉加入H₂PtCl₆-乙醇溶液、醋酸及酒精的混合溶液中，搅拌混合，在紫外灯照射下进行超声光还原反应；

步骤4，对步骤3反应后的溶液进行过滤、洗涤、干燥，即得到铂表面负载的空心球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光材料。

3.根据权利要求2所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，其特征在于，所述步骤1，具体为：以碳球为模板，采用共沉淀-水热法得到球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺前驱体，然后在还原气氛下烧结，获得球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉。

4.根据权利要求3所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，其特征在于，所述烧成温度为900-1100℃，烧结时间为2-3h。

5.根据权利要求2所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉材料发光性能的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将球形Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺发光粉加入酒精中，使酒精淹没发光粉，超声处理后过滤、烘干。

6.根据权利要求5所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉发光性能的方法，其特征在于，所述超声处理时间为6-12分钟，干燥温度为100-160℃，干燥时间为16-20分钟。

7.根据权利要求2所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉发光性能的方法，其特征在于，所述步骤3中H₂PtCl₆-乙醇溶液、醋酸及酒精的体积比为1-12:1-7:500；H₂PtCl₆-乙醇溶液中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01-0.2mmol·L^-1。

8.根据权利要求2所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉发光性能的方法，其特征在于，所述步骤3中超声光还原时间为15-40分钟。

9.根据权利要求2所述的一种利用铂提高铝酸盐长余辉发光性能的方法，其特征在于，所述步骤4中干燥温度为110-160℃，干燥时间15-25分钟。