CN110229657A - 长余辉力致发光材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长余辉力致发光材料的制备方法,将硝酸锶的水溶液、硝酸铝的水溶液、硝酸铕的水溶液、硝酸镝的水溶液、甘油、乙醇和聚乙二醇10000混合;然后加入所述空心介孔二氧化硅球,对体系抽真空,抽真空结束后,继续进行搅拌反应,反应结束后对反应液进行离心,将离心得到的沉淀物进行干燥、在空气条件煅烧及在还原性气氛下煅烧得到长余辉力致发光材料。本发明制备得到的长余辉力致发光材料具有空心二氧化硅球壳包裹棒状铕、镝掺杂铝酸锶组成的棒‑壳结构,同等外力作用下本发明制备得到的长余辉力致发光材料的发光强度大于常规的长余辉力致发光材料。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域,尤其涉及长余辉力致发光材料的制备方法。
背景技术
长余辉发光材料能够吸收自然光、灯光等后储存能量,在光源撤除后能够持续发光。力致发光是部分长余辉材料所特有的属性之一,力致发光是指材料受到机械力而引起的发光现象,是一种将机械能转化成光的现象。力致发光特有的发光机制使其在材料损坏预防、变形监测等方面有极大的应用前景。
然而,由于目前长余辉材料大多是通过高温还原制备所得,得到的材料的微观结构一般为形状不规则的大颗粒结构,作为力致发光材料在受力时形变较小,发光强度较弱。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种长余辉力致发光材料的制备方法,旨在解决目前的长余辉力致发光材料微观形貌为不规则的大颗粒,作为力致发光材料在受力时形变较小,发光强度弱的技术问题。
为实现本发明的目的,本发明提供一种长余辉力致发光材料的制备方法,所述长余辉力致发光材料的制备方法包括以下步骤:
向反应容器中加入硝酸锶的水溶液、硝酸铝的水溶液、硝酸铕的水溶液、硝酸镝的水溶液、甘油、乙醇和聚乙二醇10000,搅拌得到混合液;
向所述混合液中加入空心介孔二氧化硅球,对反应体系进行抽真空,以使反应液注入所述空心介孔二氧化硅球内部;
抽真空结束后,继续进行搅拌反应,反应结束后对反应液进行离心,对离心得到的沉淀物进行干燥,将干燥后的所述沉淀物在空气条件煅烧得到前驱体;
将所述前驱体在还原性气氛下煅烧得到长余辉力致发光材料。
优选地,所述向所述混合液中加入所述空心介孔二氧化硅球的步骤之后,还包括:
对所述混合液进行超声,以使所述空心介孔二氧化硅球在所述混合液中均匀分散。
优选地,超声的时长为30min~35min。
优选地,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.009~0.011:0.018~0.022,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.5g~1.7g、对应的介孔二氧化硅用量为0.15g~0.17g。
优选地,所述将干燥后的所述沉淀物在空气条件煅烧得到前驱体的步骤中,煅烧的条件包括:煅烧温度为550℃~650℃,煅烧时长为1.8h~2.2h。
优选地,所述将所述前驱体在还原性气氛下煅烧得到长余辉力致发光材料的步骤中,煅烧温度为1050℃~1150℃,煅烧时长为3.5h~4.5h,所述还原性气氛的气氛气体由氢气和保护气体组成,所述保护气体为氮气。
优选地,所述还原性气氛的气氛气体包括5%~10%的氢气和90%~95%的氮气。
优选地,抽真空的时长为25min~35min。
优选地,所述对离心得到的沉淀物进行干燥的步骤在75℃~120℃条件下进行。
优选地,所述长余辉力致发光材料的制备方法还包括空心介孔二氧化硅球的制备,所述空心介孔二氧化硅球的制备包括以下步骤:
将纳米聚苯乙烯球加入乙醇中,超声分散后加水得到分散液;
向所述分散液中加入十六烷基三甲基溴化铵和氨水,搅拌后逐滴加入正硅酸四乙酯,搅拌反应后静置;
将静置后的反应液中的上清液去除,剩余的混合液离心后取沉淀物;
将所述沉淀物干燥后置于空气中煅烧,得到空心介孔二氧化硅球。
优选地,所述纳米聚苯乙烯球通过下述步骤制备得到:
向反应容器中加入水、甲基丙烯酰乙氧基三甲基氯化铵和苯乙烯,搅拌得到混合液;
向所述混合液中通入氮气,以去除所述混合液中的氧气;
在氮气保护下将反应体系加热至90℃,向所述反应体系中加入2,2-偶氮二(2-甲基咪)二盐酸盐的水溶液,反应得到纳米聚苯乙烯球。
本发明实施例提供一种长余辉力致发光材料的制备方法,所述长余辉力致发光材料的制备方法包括以下步骤:制备空心介孔二氧化硅球;向反应容器中加入硝酸锶的水溶液、硝酸铝的水溶液、硝酸铕的水溶液、硝酸镝的水溶液、甘油、乙醇和聚乙二醇10000,搅拌得到混合液;向所述混合液中加入所述空心介孔二氧化硅球,对反应体系进行抽真空,以使反应液注入所述空心介孔二氧化硅球内部;抽真空结束后,继续进行搅拌反应,反应结束后对反应液进行离心,对离心得到的沉淀物进行干燥,将干燥后的所述沉淀物在空气条件煅烧得到前驱体;将所述前驱体在还原性气氛下煅烧得到长余辉力致发光材料。本发明制备得到的长余辉力致发光材料具有空心二氧化硅球壳和所述空心二氧化硅球壳内的棒状铕、镝掺杂铝酸锶组成的棒-壳结构,当所述力致发光材料受力时,二氧化硅球壳受到压缩并将受力传递给壳内部长余辉力致发光棒(棒状铕、镝掺杂铝酸锶),使得长余辉力致发光棒受力发光。本发明提供的长余辉力致发光材料在同等外力作用下的发光强度大于常规的长余辉力致发光材料。
附图说明
图1为本发明实施例制备得到的纳米聚苯乙烯球的透射电镜和扫描电镜图;
图2为本发明实施例制备得到的空心介孔二氧化硅球的透射电镜图;
图3为本发明长余辉力致发光材料的制备方法的机理示意图;
图4为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料的透射电镜图;
图5为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料的激发与发射光谱图;
图6为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料的余辉衰减图;
图7为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料不同衰减阶段受力发光谱图;
图8为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料和常规长余辉力致发光材料相同力作用下发光对比图。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
首先,对本发明实施例提供的长余辉力致发光材料的制备方法进行简要概述。
本发明实施例中,首先制备空心介孔二氧化硅(SiO2)纳米球(HMS)。然后利用浸渍法(真空条件下)将制备铕、镝掺杂铝酸锶(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+)所需原料的离子混合溶液和PEG10000注入到空心介孔二氧化硅纳米球的空心结构中。然后进行干燥,随着干燥过程中水分子逐渐减少,PEG10000的在混合溶液中的浓度迅速增加,当PEG浓度超过临界浓度后会倾向于聚集成胶束,从而在空心结构中形成棒状的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+形成。然后在空气中煅烧去除PEG10000,进一步在还原性气氛下煅烧得到空心二氧化硅球壳和所述空心二氧化硅球壳内的棒状铕、镝掺杂铝酸锶组成的棒-壳结构复合材料(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+@HMS)。
具体制备方法包括:
(1)制备聚苯乙烯(PS)球
在500mL圆底烧瓶中加入390mL水,1.3mL甲基丙烯酰乙氧基三甲基氯化铵(AETAC,75wt%in water),再加入44mL苯乙烯(聚苯乙烯一般会含有阻聚剂对苯二酚,在使用前先将苯乙烯在浓NaOH溶液中搅拌2h,以去除阻聚剂对苯二酚,静置24h后取上层苯乙烯使用),搅拌30min,通氮气(N2)20min。在N2保护下90℃油浴加热,然后加入10mL 2,2-偶氮二(2-甲基咪)二盐酸盐的水溶液(含1.0g 2,2-偶氮二(2-甲基咪)二盐酸盐),反应24h得到纳米聚苯乙烯球。参见图1,图1为本发明制备得到的纳米聚苯乙烯球的透射电镜和扫描电镜图,由图1(a)(透射电镜图)和图1(b)(扫描电镜图)均可看出,制备得到的纳米聚苯乙烯球粒径分布均匀。本发明实施例中,聚苯乙烯球作为制备空心介孔二氧化硅球的模板,需要理解的是,也可直接购买纳米聚苯乙烯球进行使用。
(2)制备空心介孔二氧化硅球(HMS)
取5mL制备好的PS球溶液,分散到50mL无水乙醇中,超声分散20min,加入40mL超纯水得到分散液,在上述分散液中加入1.4578g十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyltrimethyl ammonium Bromide,CTAB)、18mL浓氨水,然后在磁力搅拌器上搅拌2h。逐滴加入2mL正硅酸四乙酯(Tetraethyl orthosilicate,TEOS),搅拌条件下反应24h。反应结束后,将反应液静置2h,去除上清液,将下层混合物以5000r/min转速离心5min,取离心得到的沉淀物在80℃下进行干燥,干燥后的沉淀物在空气中550℃下煅烧2h得到空心介孔二氧化硅球。参见图2,图2为本发明制备本发明制备得到的空心介孔二氧化硅球的透射电镜图,可以看出,本发明实施例制备得到的空心介孔二氧化硅球粒径分布均匀,球壳完整无缺陷,球壳厚度约10nm。
(3)制备长余辉力致发光材料(棒-壳结构的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+@HMS复合材料)
将2.5mL硝酸锶(Sr(NO3)2)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),5mL硝酸铝(Al(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),0.22mL~0.27m硝酸铕(Eu(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)和0.45mL~0.55mL硝酸镝(Dy(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)混合作为水相。在上述水相中加入0.5mL甘油、10mL无水乙醇和1.8g~2.2g聚乙二醇10000(Polyethylene glycol10000,PEG10000,分子量为8600~10500),搅拌1h,加入0.18g~0.22g空心介孔二氧化硅球。然后对混合液进行超声,以使所述空心介孔二氧化硅球在所述混合液中均匀分散,优选地,超声时长为30min~35min,既能保证空心介孔二氧化硅球能够良好分散,又防止超声的时长过长导致空心介孔二氧化硅球的空心结构被破坏。超声结束后将体系放入真空烘箱中抽真空25min~35min,以加速包含各反应物的溶液注入空心介孔二氧化硅球内部,然后继续搅拌反应24h,以使包含各反应物的溶液充分注入空心介孔二氧化硅球内部,并使抽真空时发生团聚的空心介孔二氧化硅球分散开。
反应结束后,将反应液在6000r/min转速下离心10min,取离心得到的沉淀物在75℃~120℃下干燥,然后将干燥后的沉淀物在马弗炉中(空气中)550~650℃煅烧1.8h~2.2h,以去除PEG10000有机物,得到前驱体。将前驱体在管式炉中弱还原性气氛下进行煅烧得到,其中,所述还原性气氛的气氛气体由氢气和保护气体组成,所述保护气体选用氮气。优选地,所述还原性气氛的气氛气体包括5%~10%的氢气(H2)和90%~95%的氮气(N2)的混合气体。煅烧温度(最高温度)为1050℃~1150℃,煅烧时长(最高温度下的保温时长)为3.5h~4.5h,升温速率为5℃/min。
本方案中,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.009~0.011:0.018~0.022,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.5g~1.7g、对应的介孔二氧化硅用量为0.15g~0.17g。
参见图3,图3为本发明长余辉力致发光材料的制备方法的机理示意图,本发明实施例中,含Sr(NO3)2和Al(NO3)3生成SrAl2O4,Eu(NO3)3、Dy(NO3)3和PEG的混合液通过浸渍法注入空心介孔二氧化硅球内部,Sr(NO3)2和Al(NO3)3反应生成SrAl2O4,Eu(NO3)3和Dy(NO3)3提供掺杂的铕离子和镝离子,PEG则作为导向剂,随着干燥过程中水分子逐渐减少,的空心介孔二氧化硅纳米球中的混合溶液中PEG的浓度迅速增加,当PEG浓度超过临界浓度后会倾向于聚集成胶束,从而在空心介孔二氧化硅纳米球的空心结构中形成棒状的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+,烧结去除PEG并进行还原后,得到长余辉力致发光材料,所述长余辉力致发光材料为空心二氧化硅球壳和所述空心二氧化硅球壳内的棒状铕、镝掺杂铝酸锶组成的棒-壳结构复合材料(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+@HMS),其结构如图3(a)所示。此外,PEG还作为阻聚剂形成空间位阻在干燥过程中防止空心球之间充分接触,从而有效降低了空心介孔二氧化硅纳米球烧结程度,使得空心介孔二氧化硅纳米球能够在煅烧过程中保持空心结构完好。参见图3(b),在不添加PEG时,空心结构中无棒状结构形成,并且由于在干燥过程空心介孔二氧化硅纳米球直接充分接触,在煅烧过程中发生严重烧结,很大程度上破坏了材料的空心结构,最终得到的材料中部分空心介孔二氧化硅球的空心结构已不完整。PEG的导向作用还与其分子量有关,本发明实施例中,选用的PEG为PEG10000(分子量为8600~10500的PEG),当使用的PEG分子量过小时,PEG无法聚集成胶束,最终得到的材料中SrAl2O4:Eu2+,Dy3+在空心介孔二氧化硅纳米球内呈不规则分散状态;当使用的PEG分子量过大时,最终得到的材料中SrAl2O4:Eu2 +,Dy3+在空心介孔二氧化硅纳米球内呈絮状物,均无法在空心介孔二氧化硅球内部形成棒状的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+。
实施例1
制备纳米聚苯乙烯球,然后利用纳米聚苯乙烯球作为模板制备空心介孔二氧化硅球,纳米聚苯乙烯球和空心介孔二氧化硅球的制备方法同上,在此不再赘述。
将2.5mL硝酸锶(Sr(NO3)2)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),5mL硝酸铝(Al(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),0.25m硝酸铕(Eu(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)和0.5mL硝酸镝(Dy(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)混合作为水相。在上述水相中加入0.5mL甘油、10mL无水乙醇和2g PEG10000,搅拌1h。加入0.2g空心介孔二氧化硅球,超声分散30min,然后将反应体系放入真空烘箱中抽真空30min,以使包含各反应物的溶液注入空心介孔二氧化硅球内部,然后继续搅拌反应24h。
反应结束后,将反应液在6000r/min转速下离心10min,取离心得到的沉淀物在80℃下干燥,然后将干燥后的沉淀物在马弗炉中(空气中)600℃煅烧2h,得到前驱体。将前驱体在管式炉中弱还原性气氛下进行煅烧得到长余辉力致发光材料1,其中,煅烧温度(最高温度)为1100℃,煅烧时长为4h,升温速率为5℃/min,气氛气体为5%H2和95%N2的混合气体。
本实施例中,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.01:0.02,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.6g、对应的介孔二氧化硅用量为0.16g。
参照图4,图4本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1的透射电镜图,从图4中可明显看到,实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1的微观形貌为棒-壳结构,球壳保持完好,棒状的铕、镝掺杂铝酸锶形成于二氧化硅球壳中。
进一步地,参照图5,图5为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1的激发与发射光谱图,可看出,制备的长余辉力致发光材料1的发射峰约520nm,该材料可以被310nm~360nm的光激发,本实施例制备得到的长余辉力致发光材料1具有明显的激发发光性能。
进一步地,参照图6,图6为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1的余辉衰减图,本实施例制备得到的长余辉力致发光材料1具有典型的长余辉性能,衰减2小时后仍具有较强的光强度。
参照图7,图7为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1不同衰减阶段受力发光谱图,可看出,在不同余辉衰减阶段,受力均可产生发光,本发明提供的材料具有典型的长余辉性能和力致发光性能。
参照图8,图8为本发明实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1和常规长余辉力致发光材料相同力作用下发光对比图,相同力作用下,常规长余辉力致发光材料(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+)的最大发光强度为17(图8(a)),本实施例制备得到的长余辉力致发光材料1(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+@HMS)的最大发光强度为22.5(图8(b)),本实施例制备得到的长余辉力致发光材料1的发光强度相比常规长余辉力致发光材料的发光强度高32%,同等外力作用下本实施例提供的长余辉力致发光材料的发光强度大于常规的长余辉力致发光材料。
实施例2
将2.5mL硝酸锶(Sr(NO3)2)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),5mL硝酸铝(Al(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),0.225m硝酸铕(Eu(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)和0.45mL硝酸镝(Dy(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)混合作为水相。在上述水相中加入0.5mL甘油、10mL无水乙醇和1.875g PEG10000,搅拌1h。加入0.187g空心介孔二氧化硅球,超声分散31min,然后将反应体系放入真空烘箱中抽真空25min,以使包含各反应物的溶液注入空心介孔二氧化硅球内部,然后继续搅拌反应24h。
反应结束后,将反应液在6000r/min转速下离心10min,取离心得到的沉淀物在75℃下干燥,然后将干燥后的沉淀物在马弗炉中(空气中)550℃煅烧2.2h,得到前驱体。将前驱体在管式炉中弱还原性气氛下进行煅烧得到长余辉力致发光材料2,其中,煅烧温度(最高温度)为1050℃,煅烧时长为4.5h,升温速率为5℃/min,气氛气体为5%H2和95%N2的混合气体。
本实施例中,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.009:0.018,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.5g、对应的介孔二氧化硅用量为0.15g。
通过透射电镜观察显示,本实施例制备得到的长余辉力致发光材料2具有和实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1相同的棒-壳结构。
实施例3
将2.5mL硝酸锶(Sr(NO3)2)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),5mL硝酸铝(Al(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),0.375m硝酸铕(Eu(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)和0.475mL硝酸镝(Dy(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)混合作为水相。在上述水相中加入0.5mL甘油、10mL无水乙醇和1.94g PEG10000,搅拌1h。加入0.194g空心介孔二氧化硅球,超声分散32min,然后将反应体系放入真空烘箱中抽真空27min,以使包含各反应物的溶液注入空心介孔二氧化硅球内部,然后继续搅拌反应24h。
反应结束后,将反应液在6000r/min转速下离心10min,取离心得到的沉淀物在90℃下干燥,然后将干燥后的沉淀物在马弗炉中(空气中)575℃煅烧2.1h,得到前驱体。将前驱体在管式炉中弱还原性气氛下进行煅烧得到长余辉力致发光材料3,其中,煅烧温度(最高温度)为1075℃,煅烧时长为4.2h,升温速率为5℃/min,气氛气体为5%H2和95%N2的混合气体。
本实施例中,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.0095:0.019,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.55g、对应的介孔二氧化硅用量为0.155g。
通过透射电镜观察显示,本实施例制备得到的长余辉力致发光材料3具有和实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1相同的棒-壳结构。
实施例4
将2.5mL硝酸锶(Sr(NO3)2)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),5mL硝酸铝(Al(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),0.263m硝酸铕(Eu(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)和0.525mL硝酸镝(Dy(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)混合作为水相。在上述水相中加入0.5mL甘油、10mL无水乙醇和2.06g PEG10000,搅拌1h。加入0.206g空心介孔二氧化硅球,超声分散33min,然后将反应体系放入真空烘箱中抽真空32min,以使包含各反应物的溶液注入空心介孔二氧化硅球内部,然后继续搅拌反应24h。
反应结束后,将反应液在6000r/min转速下离心10min,取离心得到的沉淀物在100℃下干燥,然后将干燥后的沉淀物在马弗炉中(空气中)625℃煅烧1.9h,得到前驱体。将前驱体在管式炉中弱还原性气氛下进行煅烧得到长余辉力致发光材料4,其中,煅烧温度(最高温度)为1125℃,煅烧时长为3.7h,升温速率为5℃/min,气氛气体为5%H2和95%N2的混合气体。
本实施例中,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.0105:0.021,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.65g、对应的介孔二氧化硅用量为0.165g。
通过透射电镜观察显示,本实施例制备得到的长余辉力致发光材料4具有和实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1相同的棒-壳结构。
实施例5
将2.5mL硝酸锶(Sr(NO3)2)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),5mL硝酸铝(Al(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.5M),0.275m硝酸铕(Eu(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)和0.55mL硝酸镝(Dy(NO3)3)的水溶液(摩尔浓度为0.05M)混合作为水相。在上述水相中加入0.5mL甘油、10mL无水乙醇和2.125g PEG10000,搅拌1h。加入0.213g空心介孔二氧化硅球,超声分散35min,然后将反应体系放入真空烘箱中抽真空35min,以使包含各反应物的溶液注入空心介孔二氧化硅球内部,然后继续搅拌反应24h。
反应结束后,将反应液在6000r/min转速下离心10min,取离心得到的沉淀物在120℃下干燥,然后将干燥后的沉淀物在马弗炉中(空气中)650℃煅烧1.8h,得到前驱体。将前驱体在管式炉中弱还原性气氛下进行煅烧得到长余辉力致发光材料5,其中,煅烧温度(最高温度)为1150℃,煅烧时长为3.5h,升温速率为5℃/min,气氛气体为5%H2和95%N2的混合气体。
本实施例中,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.011:0.022,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.7g、对应的介孔二氧化硅用量为0.17g。
通过透射电镜观察显示,本实施例制备得到的长余辉力致发光材料5具有和实施例1制备得到的长余辉力致发光材料1相同的棒-壳结构。
由以上实施例结果可以看出,上述任一实施例得到的长余辉力致发光材料均具备棒-壳结构,具体为空心二氧化硅球壳和所述空心二氧化硅球壳内的棒状铕、镝掺杂铝酸锶组成的棒-壳结构复合材料。该材料具有典型的激发发光性能,具有较长的余辉衰减时长。利用本发明提供的长余辉力致发光材料的制备方法得到的长余辉力致发光材料的发光强度相比常规长余辉力致发光材料长余辉力致发光材料的发光强度高32%,同等外力作用下本发明实施例制备得到的长余辉力致发光材料的发光强度大于常规的长余辉力致发光材料。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效物品或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述长余辉力致发光材料的制备方法包括以下步骤:
向反应容器中加入硝酸锶的水溶液、硝酸铝的水溶液、硝酸铕的水溶液、硝酸镝的水溶液、甘油、乙醇和聚乙二醇10000,搅拌得到混合液;
向所述混合液中加入空心介孔二氧化硅球,对反应体系进行抽真空,以使反应液注入所述空心介孔二氧化硅球内部;
抽真空结束后,继续进行搅拌反应,反应结束后对反应液进行离心,对离心得到的沉淀物进行干燥,将干燥后的所述沉淀物在空气条件煅烧得到前驱体;
将所述前驱体在还原性气氛下煅烧得到长余辉力致发光材料。
2.如权利要求1所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述向所述混合液中加入所述空心介孔二氧化硅球的步骤之后,还包括:
对所述混合液进行超声,以使所述空心介孔二氧化硅球在所述混合液中均匀分散。
3.如权利要求2所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,超声的时长为30min~35min。
4.如权利要求1所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述硝酸锶、所述硝酸铝、所述硝酸铕和所述硝酸镝的摩尔量比为1:2:0.009~0.011:0.018~0.022,每1mmol硝酸锶对应的聚乙二醇用量为1.5g~1.7g、对应的介孔二氧化硅用量为0.15g~0.17g。
5.如权利要求1所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述将干燥后的所述沉淀物在空气条件煅烧得到前驱体的步骤中,煅烧的条件包括:煅烧温度为550℃~650℃,煅烧时长为1.8h~2.2h。
6.如权利要求1所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述将所述前驱体在还原性气氛下煅烧得到长余辉力致发光材料的步骤中,煅烧温度为1050℃~1150℃,煅烧时长为3.5h~4.5h,所述还原性气氛的气氛气体由氢气和保护气体组成,所述保护气体为氮气。
7.如权利要求6所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述还原性气氛的气氛气体包括5%~10%的氢气和90%~95%的氮气。
8.如权利要求1所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,抽真空的时长为25min~35min。
9.如权利要求1所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述对离心得到的沉淀物进行干燥的步骤在75℃~120℃条件下进行。
10.如权利要求1-9任一项所述的长余辉力致发光材料的制备方法,其特征在于,所述长余辉力致发光材料的制备方法还包括空心介孔二氧化硅球的制备,所述空心介孔二氧化硅球的制备包括以下步骤:
将纳米聚苯乙烯球加入乙醇中,超声分散后加水得到分散液;
向所述分散液中加入十六烷基三甲基溴化铵和氨水,搅拌后逐滴加入正硅酸四乙酯,搅拌反应后静置;
将静置后的反应液中的上清液去除,剩余的混合液离心后取沉淀物;
将所述沉淀物干燥后置于空气中煅烧,得到空心介孔二氧化硅球。
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