CN108587602A - 一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，在制备的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面吸附一层H₂PtCl₆溶液，在紫外光的照射下，在SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面形成铂颗粒，然后用酒精洗去未反应的H₂PtCl₆及吸附力较差的金颗粒，得到铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光材料，从而实现对于SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的表面改性。

Description

一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法。

背景技术

随着能源的枯竭和环境污染问题日益严峻，开发新型节能环保材料及制品，提高和改善现有材料使用性能成为了科技发展的焦点，也是环境友好型国家坚持生态文明建设的重要方向。长余辉发光材料能够吸收自然光、灯光等光源后储存能量，并持续发光，从而实现无电发光，是一种重要的节能环保材料。

SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光材料铝酸盐类长余辉发光材料具有发光性能优良、无辐射等优点，具有较强的应用前景。以Eu²⁺为发光中心的长余辉发光材料绝大部分在紫外光照射下才能有效的激发，光生载流子数量低且无法有效地分离，从而导致被捕获的电子和空穴的数量较少，发光亮度低，要提高其发光性能，首先必须拓宽长余辉材料的光响应范围的同时提高电子和空穴的分离、迁移及捕获，其次还要使被捕获电子和空穴回到发光中心进行复合形成余辉是提高余辉性能的关键。不同形貌的贵金属的光响应范围较宽(300-800nm)，而且在光源的照射下形成表面等离子体共振在其周围诱导出强电场，紧靠等离子体激元纳米结构的电场比入射光子的电场强度具有数量级的提高，金属沉积贵金属纳米颗粒修饰后，除了能够增强发光性能，金属颗粒被等离子体激活后还能转移电子到接触的基体上，实现电子的转移。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，通过对SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺发光材料进行表面修饰，解决了其发光性能不足的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，在制备的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面吸附一层H₂PtCl₆溶液，在紫外光的照射下，在SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面形成铂颗粒，然后用酒精洗去未反应的H₂PtCl₆及吸附力较差的金颗粒，得到铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光材料，从而实现对于SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的表面改性。

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，对SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光粉进行预处理；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液；

步骤3，将步骤2所得H₂PtCl₆溶液及醋酸加入到酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液，使溶液淹没发光粉，搅拌，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原；

步骤5，将步骤4所得溶液进行过滤，洗涤，干燥，即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

优选地，步骤1所述预处理为，将SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光粉加入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声5-20分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在80-200℃下干燥15-30分钟。

优选地，步骤2所述H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01-1.0mmol·L^-1。进一步地，步骤3所述H₂PtCl₆溶液、醋酸、酒精的体积比为(1-5)：(2-8)：500。

优选地，步骤4所述超声光还原为10-40分钟。

优选地，步骤5所述干燥为在80-200℃下干燥10-30分钟。

本发明的有益效果是，本发明一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，采用光还原法获得金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺，用于提高其长余辉发光性能，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。

附图说明

图1是实施例1中制备的金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺与未负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺的吸收曲线图；

图2是实施例1中制备的金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺与未负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺的余辉曲线图；

图3是实施例1中制备的金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺扫描电镜(SEM)。

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。

本发明一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，在制备的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面吸附一层H₂PtCl₆溶液，在紫外光的照射下，在SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面形成铂颗粒，然后用酒精洗去未反应的H₂PtCl₆及吸附力较差的金颗粒，得到铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光材料，从而实现对于SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的表面改性。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，将SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光粉加入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声5-20分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在80-200℃下干燥15-30分钟；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01-1.0mmol·L^-1；

步骤3，将1-5ml步骤2所得H₂PtCl₆溶液及2-8ml醋酸加入到500ml酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液，使溶液淹没发光粉，搅拌10-20分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原10-40分钟；

步骤5，将步骤4所得溶液进行过滤，并用酒精洗涤1-3次，置于烘箱中在80-200℃下干燥10-30分钟；即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

晶粒表面在余辉性能中占着比较重要的作用，通过对长余辉发光材料晶粒表面沉积贵金属进行改性能对余辉性能进行有效的提高。不同形貌的贵金属的光响应范围较宽(300-800nm)，而且在光源的照射下形成表面等离子体共振在其周围诱导出强电场，紧靠等离子体激元纳米结构的电场比入射光子的电场强度具有数量级的提高，由于半导体中的电子-空穴形成率正比于局部能量强度，发光体中某些区域的电子-空穴的产生数量会呈现几个数量级的增长。

金属沉积贵金属纳米颗粒修饰后，除了能够增强局部发光性能，金属颗粒被等离子体激活后还能转移电子到接触的基体上，实现电子的转移，使其充当电子转移通道，同时金属纳米颗粒还能作为电子陷阱，降低电子空穴对的复合率。通过调节纳米颗粒的形貌、尺寸、间距及其周围环境实现表面等离子体共振吸收峰的调制，拓展复合材料的太阳光响应范围，提高光生电子和空穴的分离率、迁移率，使更多的电子和空穴被陷阱捕获，被捕获电子和空穴回到发光中心进行复合，从而大幅提高余辉性能。

实施例1

步骤1，将SrAl₂O₄：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5分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在80℃下干燥15分钟；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.08mmolL^-1；

步骤3，将1ml步骤2所得H₂PtCl₆溶液及2ml醋酸加入到500ml酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液中搅拌10分钟，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原10分钟；

步骤5，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80℃下干燥10分钟；即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

图1是实施例1中制备的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中制备的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，发光粉经表面金属沉积后余辉性能明显增强，初始亮度提高3.5倍以上，慢衰减过程亮度提高1.5倍以上；

图3是实施例1中制备的金属表面负载发光粉的扫描电镜图，从图中可以看出发光粉表面沉积分散的金属颗粒；

实施例2

步骤1，将SrAl₂O₄：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80-200℃下干燥18分钟；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.06mmolL^-1；

步骤3，将4ml步骤2所得H₂PtCl₆溶液及7ml醋酸加入到500ml酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液中搅拌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20分钟；

步骤5，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120℃下干燥15分钟；即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例3

步骤1，将SrAl₂O₄：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20分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在150℃下干燥26分钟；

步骤2，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3，将3ml步骤2所得H₂PtCl₆溶液及7ml醋酸加入到500ml酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液中搅拌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5，将步骤4所得溶液进行过滤，并用酒精洗涤2次，置于烘箱中在100℃下干燥16分钟；即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例4

步骤1，将SrAl₂O₄：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16分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在110℃下干燥20分钟；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01mmolL^-1；

步骤3，将5ml步骤2所得H₂PtCl₆溶液及8ml醋酸加入到500ml酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液中搅拌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5，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180℃下干燥28分钟；即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

实施例5

步骤1，将SrAl₂O₄：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20分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在200℃下干燥30分钟；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液，其中H₂PtCl₆的摩尔浓度为1.0mmol L^-1；

步骤3，将5ml步骤2所得H₂PtCl₆溶液及8ml醋酸加入到500ml酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液中搅拌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40分钟；

步骤5，将步骤4所得溶液进行过滤，并用酒精洗涤1次，置于烘箱中在200℃下干燥30分钟；即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉。

Claims (7)

1.一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：在制备的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面吸附一层H₂PtCl₆溶液，在紫外光的照射下，在SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料表面形成铂颗粒，然后用酒精洗去未反应的H₂PtCl₆及吸附力较差的金颗粒，得到铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光材料，从而实现对于SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的表面改性。

2.根据权利要求1所述的一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，对SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光粉进行预处理；

步骤2，将H₂PtCl₆溶于酒精中形成均匀溶液；

步骤3，将步骤2所得H₂PtCl₆溶液及醋酸加入到酒精中形成均匀溶液；

步骤4，将步骤1得到的发光粉倒入步骤3所得的溶液，使溶液淹没发光粉，搅拌，然后置于超声仪中，在紫外灯照射下进行超声光还原；

步骤5，将步骤4所得溶液进行过滤，洗涤，干燥，即得到金属铂表面负载的SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺长余辉发光粉，从而实现对SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光材料的表面改性。

3.根据权利要求2所述的一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，步骤1所述预处理为，将SrAl₂O₄：Eu²⁺，Dy³⁺发光粉加入酒精中，使酒精淹没发光粉，在超声仪中超声5-20分钟，超声完成后进行过滤，置于烘箱中在80-200℃下干燥15-30分钟。

4.根据权利要求2所述的一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，步骤2所述H₂PtCl₆的摩尔浓度为0.01-1.0mmol·L^-1。

5.根据权利要求4所述的一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，步骤3所述H₂PtCl₆溶液、醋酸、酒精的体积比为(1-5)：(2-8)：500。

6.根据权利要求2所述的一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，步骤4所述超声光还原为10-40分钟。

7.根据权利要求2所述的一种通过长余辉发光材料表面改性提高发光性能的方法，其特征在于，步骤5所述干燥为在80-200℃下干燥10-30分钟。