CN112322293B - 一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法 - Google Patents

一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112322293B
CN112322293B CN202011243097.0A CN202011243097A CN112322293B CN 112322293 B CN112322293 B CN 112322293B CN 202011243097 A CN202011243097 A CN 202011243097A CN 112322293 B CN112322293 B CN 112322293B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxysulfide
luminescent material
elastic stress
multiband
stress luminescent
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.)
Active
Application number
CN202011243097.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112322293A (zh
Inventor
庄逸熙
李武辉
林飞燕
陈昌健
周天亮
解荣军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN202011243097.0A priority Critical patent/CN112322293B/zh
Publication of CN112322293A publication Critical patent/CN112322293A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112322293B publication Critical patent/CN112322293B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7784—Chalcogenides
    • C09K11/7787—Oxides
    • C09K11/7789—Oxysulfides
    • 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
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7767—Chalcogenides
    • C09K11/7769—Oxides
    • C09K11/7771—Oxysulfides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法，所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料化学式为(LnA1‑xLnBx)2O2S，LnA选自Y、La、Gd和Lu中的一种或多种，LnB选自Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的一种或多种，x表示LnB的摩尔百分含量，0<x<0.5。本发明制备方法：先按照元素摩尔配比分别称取原料；然后将原料研磨均匀后，在惰性气氛或真空下焙烧；将焙烧后的样品研磨即可得到上述氧硫化物弹性应力发光材料。本发明的发光材料的光学性能优异，发光颜色和波长可调控，制备简单，在材料结构探伤监测、电子签名等有关应力监测的领域具有广阔的应用前景。

Description

一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机发光材料领域，尤其涉及一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法。
背景技术
应力发光(Mechanoluminescence)是指物体在受到外界应力作用时，将机械能转换为光子对外释放能量的现象。应力发光可以分为弹性应力发光、塑性应力发光和断裂发光三类。弹性应力发光材料具有可重复性，在材料弹性极限范围内，应力发光强度与所受的机械力呈现正相关关系。这种特性使弹性应力发光材料在应力分布可视化、桥梁建筑微裂纹检测、能量存储、应力发光传感器等重要领域具有广阔的应用前景。
近20年来，研究者开发了一系列的应力发光材料，比如CaYAl3O7:Eu2+(紫光)、ZnS:Cu(绿光)、Ca2MgSi2O7:Eu2+(绿光)、CaZnOS:Mn2+(橙光)、Ca2Nb2O7:Pr3+(红光)等(参照非专利文献1：Xu,C.-N.等5人，《应用物理快报(Applied Physics Letters)》，1999年、74卷、2414–2416页；及非专利文献2：Zhang,H.等4人，《日本应用物理学杂志(Japanese Journal ofApplied Physics)》，2009年、48卷、04C109页)。然而，具有实际应用价值的应力发光材料种类非常有限，仅仅局限于SrAl2O4:Eu2+、ZnS:Cu等几种。需要开辟更多新的应力发光材料，并且拓展其发光波长范围才能够满足在上述领域的使用需求。目前，弹性应力发光材料的研究主要存在以下几个问题：(1)性能优异的弹性应力发光材料的种类相对较少；(2)大部分现有的弹性应力发光材料的效率比较低；(3)弹性应力发光材料的发光机理研究尚不完善；(4)弹性应力发光材料缺乏规范统一的表征系统。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料，所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的化学通式为(LnA1-xLnBx)2O2S，其中LnA选自Y、La、Gd、Lu中的一种或多种，LnB选自Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种，x表示LnB的摩尔百分含量，0<x<0.5。
所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的晶体结构属于三方晶系，空间群为
Figure BDA0002768465600000021
所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的组成中，0<x<0.05。
一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)LnA和LnB采用其氧化物或者硝酸盐为原料，S采用硫粉或者升华硫为原料，各元素按照其化学计量比称取原料，研磨混合均匀；
(2)将步骤(1)中研磨后的混合粉体置于氧化铝坩，在空气或保护气氛下升温至1100～1350℃，并保温2～10h，然后随炉自然冷却到室温；
(3)将步骤(2)中冷却后的粉体研磨，得到所述氧硫化物弹性应力发光材料(LnA1- xLnBx)2O2S。
在步骤(1)中，LnA、LnB采用其氧化物为原料，S采用升华硫为原料。
在步骤(2)中使用的保护气氛为纯氮气气氛或氮氢混合气气氛。
所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料无需进行预先的紫外光或可见光照射，对多波段氧硫化物弹性应力发光材料粉体施加应力、或者对多波段氧硫化物弹性应力发光材料粉体与弹性高分子材料混合后制得的薄膜或圆柱体施加应力，在材料的弹性极限内出现应力发光。
对所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料施加的应力包括但不限于摩擦、压缩、拉伸、完全、撞击、扭转、超声等机械作用。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
(1)本发明所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料，其光学性能优异，发光颜色和波长可实现调控，制备工艺简单，在材料结构探伤监测、电子签名等有关应力监测的领域具有广阔的应用前景。
(2)本发明材料制备采用传统的固相反应方法制备，工艺简单，设备要求低，条件容易控制，成本低廉，制备过程无有毒有害物质产生，环境友好。
附图说明
图1为通过实施例1～2获得的应力发光材料的XRD图谱和标准卡片。
图2为通过实施例3获得的应力发光材料的XRD图谱和标准卡片。
图3为通过实施例4获得的应力发光材料的XRD图谱和标准卡片。
图4为实施例1制备的样品的摩擦发光光谱。
图5为实施例2制备的样品的摩擦发光光谱。
图6为实施例3制备的样品的摩擦发光光谱。
图7为实施例4制备的样品的摩擦发光光谱。
图8为实施例5制备的粉体胶样品的摩擦发光光谱。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1～4
选取稀土离子氧化物和升华硫作为原料，按照各元素摩尔比称取原料(具体如表1所示)，将上述原料放入玛瑙研钵中研磨，混合均匀后，取适量样品放入圆柱型刚玉坩埚，再将坩埚放入刚玉舟中，将刚玉舟放入管式炉中，在氮氢混合气气氛下升温至1250℃保温6h，随炉自然冷却，将冷却后的样品研磨10～30min，获得氧硫化合物基的应力发光粉体。
表1实施例1～4的样品配比
Figure BDA0002768465600000031
图1为实施例1～2制备样品的X-射线衍射图，谱线采用布鲁克d8-advance brukerX射线衍射仪测定，测试电压40kv,测试电流40mA,选用Cu-Kα射线，波长为
Figure BDA0002768465600000032
X射线衍射分析表明样品在1250℃下焙烧6h可以得到Y2O2S纯相，属于三方晶系，稀土离子Eu、Tb的掺杂没有影响晶相的形成，且没有观察到其他杂相。
图2为实施例3制备样品的X-射线衍射图，谱线采用布鲁克d8-advance bruker X射线衍射仪测定，测试电压40kv,测试电流40mA,选用Cu-Kα射线，波长为
Figure BDA0002768465600000033
X射线衍射分析表明样品在1250℃下焙烧6h可以得到Gd2O2S纯相，属于三方晶系，稀土离子Eu的掺杂没有影响晶相的形成，且没有观察到其他杂相。
图3为实施例4制备样品的X-射线衍射图，谱线采用布鲁克D8-Advance Bruker X射线衍射仪测定，测试电压40kV,测试电流40mA,选用Cu-Kα射线，波长为
Figure BDA0002768465600000041
X射线衍射分析表明样品在1250℃下焙烧6h可以得到La2O2S纯相，属于三方晶系，稀土离子Eu的掺杂没有影响晶相的形成，且没有观察到其他杂相。
将实施例1粉体样品放入玛瑙钵中，使用玻璃棒摩擦样品，采用海洋光学光纤光谱仪QE Pro收集样品的发光，数据采集积分时间为1s。实施例1中样品Y1.97O2S:Eu0.03呈现线状光谱，发射峰在593nm、615nm、626nm、705nm归属于Eu3+电子从5D0到7FJ(J＝0-4)的跃迁。实施例1的摩擦发光光谱如图4所示。
将实施例2粉体样品放入玛瑙钵中，使用玻璃棒摩擦样品，采用海洋光学光纤光谱仪QE Pro收集样品的发光，数据采集积分时间为1s。实施例2中样品Y1.97O2S:Tb0.03呈现线状光谱，发射峰在488nm、547nm、588nm、621nm，分别归属于Tb3+电子从5D4→7FJ(J＝6-3)的跃迁。实施例2的摩擦发光光谱如图5所示。
将实施例3粉体样品放入玛瑙钵中，使用玻璃棒摩擦样品，采用海洋光学光纤光谱仪QE Pro收集样品的发光，数据采集积分时间为1s。实施例3中样品Gd1.97O2S:Eu0.03呈现线状光谱，发射峰在593nm、615nm、626nm、705nm归属于Eu3+电子从5D0到7FJ(J＝0-4)的跃迁。实施例3的摩擦发光光谱如图6所示。
将实施例4粉体样品放入玛瑙钵中，使用玻璃棒摩擦样品，采用海洋光学光纤光谱仪QE Pro收集样品的发光，数据采集积分时间为1s。实施例6中样品La1.97O2S:Eu0.03呈现线状光谱，发射峰在593nm、615nm、626nm、705nm归属于Eu3+电子从5D0到7FJ(J＝0-4)的跃迁。实施例4的摩擦发光光谱如图7所示。
实施例5
将根据实施例1配比，选取0.4g经过固相烧结后所获得的样品粉末与0.6g有机树脂、0.3g固化剂均匀搅拌，在室温下保持12～24h获得应力发光粉体有机物复合物。
将实施例5应力发光粉体有机物复合物平放，使用玻璃棒摩擦样品，采用海洋光学光纤光谱仪QE Pro收集样品的发光，数据采集积分时间为1s。实施例5含Y1.97O2S:Eu0.03应力发光粉体有机物复合物呈现线状光谱，发射峰在593nm、615nm、626nm、705nm归属于Eu3+电子从5D0到7FJ(J＝0-4)的跃迁。实施例5的摩擦发光光谱如图8所示。

Claims (5)

1.一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料的应用，其特征在于：无需进行预先的紫外光或可见光照射，直接加载机械力即可出现应力发光；所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的化学通式为(LnA1-xLnBx)2O2S，其中LnA选自Y、La、Gd、Lu中的一种或多种，LnB选自Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种，x表示LnB的摩尔百分含量，0<x<0.5。
2.如权利要求1所述的一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料的应用，其特征在于：所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的组成中，0<x<0.05。
3.如权利要求1所述的一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料的应用，其特征在于：所述多波段氧硫化物弹性应力发光材料的晶体结构属于三方晶系，空间群为
Figure FDA0003492397880000011
4.如权利要求1所述的多波段氧硫化物弹性应力发光材料的应用，其特征在于无需进行预先的紫外光或可见光照射，对多波段氧硫化物弹性应力发光材料施加应力、或者对多波段氧硫化物弹性应力发光材料与弹性高分子材料混合后制得的薄膜或圆柱体施加应力，在材料的弹性极限内出现应力发光。
5.如权利要求1或4所述的氧硫化物弹性应力发光材料的应用，其特征在于施加的应力包括摩擦、压缩、拉伸、弯曲、撞击、扭转、超声。
CN202011243097.0A 2020-11-09 2020-11-09 一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法 Active CN112322293B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011243097.0A CN112322293B (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011243097.0A CN112322293B (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112322293A CN112322293A (zh) 2021-02-05
CN112322293B true CN112322293B (zh) 2022-03-15

Family

ID=74316460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011243097.0A Active CN112322293B (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112322293B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5979713B2 (ja) * 2012-06-28 2016-08-31 株式会社ネモト・ルミマテリアル 赤外発光蛍光体
CN103045262A (zh) * 2013-01-04 2013-04-17 太原理工大学 一种白色长余辉发光材料及其合成方法
JP2014139260A (ja) * 2013-01-21 2014-07-31 Nichia Chem Ind Ltd 電子線用蛍光体
CN105255496B (zh) * 2015-10-27 2017-10-27 昆明理工大学 一种上转换发光材料及其制备方法
CN105969357B (zh) * 2016-05-11 2018-11-30 广东宁源科技园发展有限公司 一种新型硫氧化物上转换荧光材料及其制备方法
CN106544025B (zh) * 2016-10-27 2019-02-05 东北大学 一种稀土掺杂的硫氧化钆荧光粉的制备方法
CN106520121B (zh) * 2016-10-27 2019-02-05 东北大学 稀土掺杂硫氧化钆和含氧硫酸钆上转换荧光粉的制备方法
CN108410464B (zh) * 2018-03-01 2021-02-09 渤海大学 一种发射近红外光的硫氧化镧荧光粉及其制备方法
CN109370583A (zh) * 2018-10-18 2019-02-22 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 硫氧化钆粉体的制备方法及其产品和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN112322293A (zh) 2021-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110628423B (zh) 一种氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法
Zhou et al. K 4 CaGe 3 O 9: Mn 2+, Yb 3+: a novel orange-emitting long persistent luminescent phosphor with a special nanostructure
CN113214823B (zh) 一种兼有长余辉和力致发光的三元金属硫氧化物及其制备方法
Wang et al. Photo/cathodoluminescence and stability of Gd2O2S: Tb, Pr green phosphor hexagons calcined from layered hydroxide sulfate
Gu et al. Luminescent properties of Na-codoped Lu2SiO5: Ce phosphor
Chen et al. Fabrication of Ce-doped (Gd2Y) Al5O12/Y3Al5O12 composite-phase scintillation ceramic
Halefoglu Luminescent properties and characterisation of LaB3O6: Eu3+ phosphor synthesized using the combustion method
Wang et al. Variable temperature persistent luminescence properties of phosphors with continuous traps
Depci et al. Synthesis and thermoluminescence properties of rare earth oxides (Y, Ce-Lu) doped lithium triborate
CN114316954A (zh) 免激活离子力致发光的金属硫氧化物及其制备方法与应用
CN110591701A (zh) 一种多波段弹性应力发光材料及其制备方法
Wang et al. Conversion of Bi3+ to Bi2+ in Bi-doped CaSnO3 ceramic phosphors and trap energy-upconversion of Bi2+-doped CaSnO3 for bio-imaging
Yin et al. Effect of Ga3+ ion doping on emission thermal stability and efficiency of MgAl2O4: Cr3+ phosphor
CN112322293B (zh) 一种多波段氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法
CN112694889A (zh) 一种Fe3+掺杂镓酸盐近红外长余辉发光材料及其制备方法与应用
Madhukumar et al. Thermoluminescence dosimetry of rare earth doped calcium aluminate phosphors
CN105802617A (zh) 一种提高SrAl2B2O7:Tb3+绿色荧光粉发光性能的方法
Zhu et al. Hydrothermal synthesis and fluorescence of YF3: Eu3+
Lin et al. A white long-lasting phosphor Y2O2S: Tb3+, Sm3+: an improvement of Y2O2S: Tb3+
Wen et al. Preparation and Optical Properties of Cr3+ Doped CaAlBO4 Red Phosphor
Xiumei et al. Photoluminescent properties of Ca2Gd8 (SiO4) 6O2: Dy3+ phosphor films prepared by sol-gel process
CN112745840A (zh) 一种近红外硅锗酸盐长余辉发光材料及其制备方法
Han et al. Vacuum ultraviolet-ultraviolet and x-ray excited luminescence properties of Ba3Gd (BO3) 3: Ce3+
CN112340712B (zh) 一种氮氧化物弹性应力发光材料及其制备方法
CN116574506B (zh) 一种不掺杂稀土的温度响应性变色的荧光粉材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant