CN109370579A - 一种绿光长余辉发光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿光长余辉发光材料及其制备方法。所述方法包括以下步骤：1)按Ca_1.999Sn_1‑mO₄：Tb³⁺ _0.001,Al³⁺ _m化学式中的化学计量比分别称取各种化合物原料，其中m＝0.01‑0.10，所述化合物原料包括：CaCO₃、SnO₂、Tb₄O₇、Al(OH)₃；2)将上述各种原料在玛瑙乳钵中研磨、均匀混合，得到混合物粉末；3)将上述混合物粉末，在高温气氛炉中煅烧并保温一定时间；4)将产物随炉自然冷却至室温，并采用玛瑙乳钵进行研磨，可制得一系列不同组成的绿光长余辉发光材料。本发明采用Al³⁺共掺杂工艺制备出性能优异的新型Ca₂SnO₄:Tb³⁺系绿光长余辉发光材料，对提升该体系材料的综合发光性能及充分利用Al资源优势具有重要的意义。

Description

一种绿光长余辉发光材料及其制备方法

技术领域

本发明属于光致发光材料技术领域，具体涉及一种绿光长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光材料也被称作蓄光材料，或者夜光材料，指的是在自然光或其它人造光源照射下能够存储外界光辐照的能量，然后在某一温度下(通常指室温)，缓慢地以可见光的形式释放这些存储能量的光致发光材料。这种光学性质可应用在许多领域，如交通安全指示，弱光紧急照明，显示器，LED节能照明，高能射线探测，图像存储和光学记忆领域等等，甚至已经在医学诊断，活体生物成像，太阳能利用等方面得到应用。随着长余辉材料应用领域的扩展，急需开发和探索各种新型性能优异的长余辉发光材料，以满足社会发展的多样化需求。

为得到性能优异的长余辉发光材料，选择合适的发光基质尤为重要。Ca₂SnO₄含有[SnO₄]^4-，具有良好的光学惰性及化学稳定性，适合作为基质材料。而且，它还具有特殊的[SnO₆]八面体连成的一维链状结构；在这种结构中，其它离子很容易进入主晶格并产生位于适当深度的陷阱，这些陷阱可以存储激发能量并在室温下发光，有利于其它离子掺杂提升材料体系的发光性能。自从2005年绿色长余辉发光材料CaSnO₃:Tb³⁺被首次报道以来，锡酸盐体系的长余辉材料得到了人们的广泛关注。以Ca₂SnO₄为基质，各种稀土离子为发光中心的多种长余辉发光材料相继被研发出来；为了进一步提升和改善现有体系的发光性能，多通过与发光中心离子共掺杂另一种碱金属离子、稀土离子或过渡金属离子等方法；但以铝离子(Al³⁺)为共掺剂的研究尚未见报道。因此，本发明将以Ca₂SnO₄为基质制备性能优异的长余辉发光材料，并通过Al³⁺掺杂大幅提升其综合发光性能。Al具有在自然界储量大，价格低廉，导电性良好，电负性也较低(1.61)等特点，本发明采用第三主族元素Al³⁺和稀土元素Tb³⁺共掺Ca₂SnO₄制备出性能优异的新型长余辉发光材料。

发明内容

本发明主要是提供一种新型绿光长余辉发光材料Ca_1.999Sn_1-mO₄：Tb³⁺ _0.001,Al³⁺ _m(m＝0.01-0.10)及其制备方法。该方法工艺路线简单、原材料成本低廉、化学稳定性高、无污染和放射性，发光强度高、余辉时间长、便于工业化生产。

本发明的技术方案如下：

一种绿光长余辉发光材料制备方法，包括以下步骤：

1)按Ca_1.999Sn_1-mO₄：Tb³⁺ _0.001,Al³⁺ _m化学式中化学计量比分别称取各种原料，其中m＝0.01-0.10；所述原料可以是CaCO₃、SnO₂、Tb₄O₇、Al(OH)₃；

2)将上述各种原料在玛瑙乳钵中研磨、均匀混合，得到不同配比的混合物粉末；

3)将上述混合物粉末，分别在1350℃氮气氛高温炉中煅烧，然后保温4h。

4)将产物随炉自然冷却至室温，并采用玛瑙乳钵进行研磨，可制得一系列不同组成的绿光长余辉发光材料。

上述任一方法制备的一种绿光长余辉发光材料。

本发明的有益效果：

Al在自然界的储量很大，价格低廉，开拓铝资源新用途；Al³⁺共掺杂工艺可以大幅度地提升Ca₂SnO₄:Tb³⁺材料体系的综合发光性能，Al³⁺最佳掺杂摩尔比例为m＝0.07，煅烧可在N₂气氛中进行；扩展了Ca₂SnO₄基质材料的应用，采用Al³⁺共掺杂工艺制备出性能优异的新型Ca₂SnO₄:Tb³⁺系绿光长余辉发光材料，对提升该体系材料的综合发光性能及充分利用Al资源优势具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程图。

图2为本发明方法制备的发光材料的激发光谱图。

图3为本发明方法制备的发光材料的发射光谱图。

图4为本发明方法制备的发光材料的余辉衰减曲线。

具体实施方式

下面结合最佳实施例对本发明进一步详细说明。

本发明的最佳原料配比和制备方法

(1)按化学式Ca_1.999Sn_0.93O₄:Tb³⁺ _0.001,Al³⁺ _0.07中化学计量比分别称取CaCO₃、SnO₂、Tb₄O₇、Al(OH)₃化合物原料；

(2)将上述各化合物在玛瑙乳钵中研磨、均匀混合，得到混合物粉末；

(3)将上述混合物粉末，在N₂气氛中于1350℃高温炉中煅烧，然后保温4h；

(4)将产物随炉自然冷却至室温，并采用玛瑙乳钵进行研磨，可制得绿光长余辉发光材料。

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种绿光长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按Ca_1.999Sn_1-mO₄：Tb³⁺ _0.001,Al³⁺ _m化学式的化学计量比分别称取各种原料，其中m＝0.01-0.1；

2)将上述各种原料在玛瑙乳钵中研磨、均匀混合，得到混合物粉末；

3)将上述混合物粉末，在高温气氛炉中煅烧并保温一定时间；

4)将产物随炉自然冷却至室温，并用玛瑙乳钵进行研磨，制得一系列不同组成的绿光长余辉发光材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述原料是CaCO₃、SnO₂、Tb₄O₇、Al(OH)₃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述高温气氛炉中气氛为氮气，煅烧温度为1350℃，保温时间为4h。

4.上述任一项方法制备的绿光长余辉发光材料。