CN112537910A - 一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷及其制备方法，属于发光材料制备应用技术领域。本发明提供了一种长余辉玻璃陶瓷，其化学式为Sr2MgSi2O7:xEu,yDy，其中0.5≤x≤1,0.2≤y≤0.5，制备的长余辉玻璃陶瓷在4.5~82℃的温度区间内，表现出可逆的红色和蓝色余辉发射。本发明提供的制备方法产品性能稳定，适合工业化生产。

Description

一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明提供一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷及其制备方法，属长余辉材料制备应用技术领域。
背景技术
长余辉发光是一种光学现象，指一种材料在去除激发源后的相当长一段时间内在可见光谱中具有发射。根据启动发射过程的激发源，我们可以定义不同类型的发光。最常见的是光致发光，其激发源是被材料吸收的光子。根据发射时间的不同，光致发光分为两类。荧光，即去除激发源后发射立即消失；余辉发光，即去除激发源后发射持续一段时间。长余辉发光材料在多个领域有着广泛的应用，从信号、计算机显示器、陶瓷砖、荧光玩具、荧光灯或涂料，到更先进的技术，如等离子屏、电致发光器件、LED，甚至在生物医学中都有广泛的应用。
几十年来，铜掺杂的硫化锌一直是应用最广泛的荧光粉，但其亮度和使用寿命对于实际用途来说相当低。在过去的20年里，人们对新的持久性发光荧光粉进行了深入的研究，其持久性发光时间从几分钟到12小时不等。
迄今为止，对持久发光机制的研究大多集中在SrAl2O4:Eu2+,RE3+材料（RE：稀土）上。铕的发光由于其特殊的性质引起了人们的极大关注。Eu2+在大多数基质中的长余辉发光是由4f→5d转变引起的，但是大多在研究其延长余辉时间，增强与会亮度等方面的应用。由于长余辉的发光同时受到微小的热扰动而产生发光，其发光强度与温度具有强关联，因此研究余辉发光与温度之间的关系，并找到适配的掺杂离子与浓度，是进一步探索应用的关键。
发明内容
1.为了解决上述问题，本发明提供了一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷及其制备方法。其化学式为Sr2MgSi2O7:xEu,yDy，其中0.5≤x≤1,0.2≤y≤0.5，制备的长余辉玻璃陶瓷在4.5~82℃的温度区间内，表现出可逆的红色和蓝色余辉发射。本发明提供的制备方法产品性能稳定，适合工业化生产。
2.本发明的技术方案如下：
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料。将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合。将混合物在1300~1400℃下煅烧1~3小时，然后置于1550~1750℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃。将得到的玻璃温度在1300~1400℃下加热15~30min，然后升至1550~1600℃下，熔化 0.5~1h，最后加热至1650~1750℃，保温10~15min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块。将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在200~300Mpa下进行冷等静压，保压10~30min，然后在1100~1200℃下烧结1~2h，得到所述玻璃陶瓷。
有益效果
1.本发明制备的长余辉玻璃陶瓷从4.5℃到50.3℃升温过程中，470nm处的蓝光发射大于750nm处的红光发射，显现出蓝色；当温度超过50.3℃时，红光发射大于蓝光发射，显示红色。在4.5~82℃的温度区间内，表现出可逆的红色和蓝色余辉发射，适合用于温度传感器。
2.本发明提供的方法在制备玻璃陶瓷的过程中，选用高纯的原料粉体，并严格控制杂质的引入，非常适合用于高纯玻璃陶瓷的制备。
3.本发明提供的玻璃陶瓷的制备方法，产量和产率高，制备过程简单，对制备时间安排要求不苛刻，可有效提高产量和降低生产成本，非常适合工业化生产。
附图说明
图1为实施例制备的长余辉玻璃陶瓷的XRD图谱；
图2为实施例1制备的长余辉玻璃陶瓷长余辉发光强度随温度变化图像。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：Sr2MgSi2O7:0.5Eu,0.5Dy
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料。将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合。将混合物在1400℃下煅烧1小时，然后置于1750℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃。将得到的玻璃温度在1300℃下加热30min，然后升至1550℃下，熔化 0.5~1h，最后加热至1750℃，保温10min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块。将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在300Mpa下进行冷等静压，保压10min，然后在1200℃下烧结1h，得到所述玻璃陶瓷。
实施例2：Sr2MgSi2O7:0.6Eu,0.4Dy
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料。将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合。将混合物在1300℃下煅烧3小时，然后置于1550℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃。将得到的玻璃温度在1400℃下加热15min，然后升至1600℃下，熔化 0.5h，最后加热至1750℃，保温10min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块。将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在300Mpa下进行冷等静压，保压10min，然后在1200℃下烧结1h，得到所述玻璃陶瓷。
实施例3：Sr2MgSi2O7:0.7Eu,0.3Dy
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料。将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合。将混合物在1350℃下煅烧2小时，然后置于1600℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃。将得到的玻璃温度在1340℃下加热25min，然后升至1580℃下，熔化 0.6h，最后加热至1700℃，保温14min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块。将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在230Mpa下进行冷等静压，保压20min，然后在1120℃下烧结1.5h，得到所述玻璃陶瓷。
实施例4：Sr2MgSi2O7:0.8Eu,0.25Dy
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料。将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合。将混合物在1400℃下煅烧1小时，然后置于1750℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃。将得到的玻璃温度在1300℃下加热30min，然后升至1550℃下，熔化 0.5~1h，最后加热至1750℃，保温10min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块。将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在300Mpa下进行冷等静压，保压10min，然后在1200℃下烧结1h，得到所述玻璃陶瓷。
实施例5：Sr2MgSi2O7:1Eu,0.2Dy
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料。将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合。将混合物在1300℃下煅烧3小时，然后置于1550℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃。将得到的玻璃温度在1400℃下加热15min，然后升至1600℃下，熔化 0.5h，最后加热至1750℃，保温10min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块。将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在300Mpa下进行冷等静压，保压10min，然后在1200℃下烧结1h，得到所述玻璃陶瓷。
由图1中的XRD图谱可以看出，与PDF标准卡片（Sr2MgSi2O7,ICDD:75-1736）相比，通过本发明提供的方法（实施例1-5）成功合成了纯相的Sr2MgSi2O7:Eu,Dy玻璃陶瓷。以实施例1为例，根据图2可以看出，玻璃陶瓷在470nm显示出宽广的发射带，对应结晶相中的Eu2+的发光波段。此外，在750nm处的另一个发射对应玻璃相中的Eu3+，随着样品温度的升高，470nm处（显示蓝色）的波段强度逐渐降低，而750nm处（显示红色）的波段强度保持不变，从4.5℃到50.3℃升温过程中，470nm处的蓝光发射大于750nm处的红光发射，显现出蓝色；当温度超过50.3℃时，红光发射大于蓝光发射，显示红色。随着加热和冷却，在4.5~82℃的温度范围中，具有可逆的红蓝发射变化，因此非常适合用作温度传感器。

Claims (2)

1. 一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，所制备的玻璃陶瓷满足下式所示组分：
Sr2MgSi2O7:xEu,yDy
其中0.5≤x≤1,0.2≤y≤0.5；具体制备步骤如下：
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的SiO2、SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3作为原料，将原料在玛瑙研钵中研磨均匀混合；将混合物在1300~1400℃下煅烧1~3小时，然后置于1550~1750℃下重复熔化两次，将熔化的液体倒入室温下的水中形成玻璃；将得到的玻璃温度在1300~1400℃下加热15~30min，然后升至1550~1600℃下，熔化 0.5~1h，最后加热至1650~1750℃，保温10~15min后，在室温下倒入蒸馏水中，得到玻璃块；将玻璃块在丙酮中研磨，将得到的粉体在200~300Mpa下进行冷等静压，保压10~30min，然后在1100~1200℃下烧结1~2h，得到所述玻璃陶瓷。
2.一种铕镝共掺杂的长余辉玻璃陶瓷，其特征在于，按权利要求1所述的制备方法制备而成，制备的长余辉玻璃陶瓷在4.5~82℃的温度区间内，表现出可逆的红色和蓝色余辉发射。
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