CN113004892B - 基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料及制备方法和应用 - Google Patents

基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及发光材料技术领域，公开了基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料及制备方法和应用，该发光材料以Ca8Mg3Al2Si7O28为基质，Ce3+和Eu2+稀土离子为激活剂，钠盐为电荷补偿剂，在不同的掺杂浓度、激发波长和温度下具有可调发光颜色的特征；该发光材料的化学组成式为：Ca8‑2x‑yCexNaxEuyMg3Al2Si7O28，式中x为Ce3+的掺杂浓度，其数值范围为0<x≤0.09，y为Eu2+的掺杂浓度，其数值范围为0<y≤0.09。本发明发光材料具有发光亮度较强、发光寿命较短、发光颜色可调和发光对温度响应灵敏的特征，达到了快响应和高灵敏的光学测温效果。

Description

基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，特别涉及基于铈、铕激活硅铝酸 盐的发光材料及制备方法和应用。
背景技术
常规测温方法主要基于材料的体积、电阻和磁性等特性与温度的 关系来指示温度的变化，存在灵敏度较低和响应时间较长的问题。光 学测温技术利用发光材料的荧光特性并结合了图像处理技术，具有非 接触、灵敏度较高和响应较快的优势，涉及化工生产(冶金、炼煤和 酸碱生产等)、科研生活(催化和微电子学研究等)和医学诊断(细 胞内热传感和癌症治疗等)等领域的应用。在我国，温度传感器已占 总传感器市场份额的14％左右，其市场份额在2021年会突破280亿 元，并预测在2023年增长到360亿元。非接触式光学测温在医疗、 公共卫生和其他电子消费市场备受青眯，因此光学测温是测温领域重 要的发展方向，除了测温技术运用上需要不断完善外，在新型测温材 料探索上也必须有所发展。
目前，无机光学测温材料大多选择具有d-d跃迁的过渡金属，如 Mn2+和Cr3+等，或者f-f跃迁的稀土离子，如Pr3+和Sm3+等作为激活 离子，其发光量子效率和发光寿命有待进一步探索。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料， 以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益 的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种基于铈、铕激活硅铝酸盐的发光材料，所述发光材料以 Ca8Mg3Al2Si7O28为基质，Ce3+和Eu2+稀土离子为激活剂，钠盐为电荷 补偿剂，在不同的掺杂浓度、激发波长和温度下具有可调发光颜色的 特征；该发光材料的化学组成式为：Ca8-2x- yCexNaxEuyMg3Al2Si7O28， 式中x为Ce3+的掺杂浓度，其数值范围为0<x≤0.09，y为Eu2+的掺杂浓度，其数值范围为0<y≤0.09。
优选地，所述在不同的掺杂浓度、激发波长和温度下具有可调发 光颜色的特征，具体为：
当所述x的数值由大变小和所述y的数值由小变大时，所述发光 材料的发光颜色从蓝色变成绿黄色；
当所述激发波长从300nm到480nm变化时，所述发光材料的发 光颜色从蓝色变成绿黄色；
当所述x和y的数值以及激发波长分别为定值时，随着温度从低 温到高温变化时，所述发光材料的发光颜色从绿黄色变成天蓝色。
优选地，所述x的数值范围为0.009≤x≤0.011，所述y的数值范 围为0.009≤x≤0.011，所述激发波长为320～340nm。在此范围内，Ce3+和Eu2+离子可实现较好的共激发、较好的Ce3+和Eu2+离子发光强度比 和较佳的发光颜色。
优选地，所述x的数值为0.01，所述y的数值为0.01，所述激发 波长为320nm。优选出的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料的 Ce3+和Eu2+发光不仅具有合适的发光强度比例，而且表现良好的热耦 合发光过程。在光学测温过程中，采用320nm光激发，Eu2+对Ce3+发光总强度比值能灵敏地响应温度的变化，同时，发光颜色对响应温 度的变化较为明显。
本发明发光材料以具有黄长石结构的Ca8Mg3Al2Si7O28为基质， 该基质具有一种晶体学Ca2+格位可被Ce3+和Eu2+离子占据。Ce3+和 Eu2+离子发光属于宇称允许的5d-4f跃迁，具有较短辐射寿命、较高 量子效率和可调控发射波长的特征，所以Ce3+和Eu2+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28发光材料在快响应和高灵敏度测温方面具有理论基 础。其次，Ca8Mg3Al2Si7O28具有较合适的Ca2+配位环境，Ce3+在基质 晶格中表现蓝紫光的发射，发射峰极大值约为400nm；Eu2+表现绿黄 光的发射，发射峰极大值约为536nm。Ce3+和Eu2+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28材料在不同的掺杂浓度和激发波长下，发光颜色从蓝 紫光到绿黄光调控，光色变化明显。再次，Ce3+和Eu2+的最低5d能 级和Ca8Mg3Al2Si7O28基质导带底的能垒不同，Ce3+和Eu2+发光的热 稳定性不同。与此同时，Ce3+的发射带与Eu2+的吸收带在能量方面很 匹配，所以Ce3+和Eu2+发光存在热耦合因素，表现灵敏地响应温度变 化的发光过程。最后，优选出合适的掺杂浓度和激发波长后，Ce3+和 Eu2+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28材料的Eu2+对Ce3+发光总强度比值随温度 变化，表现灵敏的变化；温度升高，发光颜色能从绿黄光到天蓝光变化。因此，本发明的Ce3+和Eu2+离子激活的新型结构Ca8Mg3Al2Si7O28材料具有潜在的快响应和高灵敏度测温应用。
本发明的第二个目的在于提供上述基于铈、铕激活硅铝酸盐的发 光材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照化学组成式Ca8-2x-yCexNaxEuyMg3Al2Si7O28计量比取钙 盐、镁盐、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、三氧化二铕和钠盐于 玛瑙研钵中混合，得混合物，再加入无水乙醇研磨混合均匀，在常温 25℃左右等混合物干燥后备用；
S2、将S1干燥后的混合物转移到刚玉坩埚中，在还原气氛中进 行高温焙烧处理，冷却后，即可得到所述发光材料。
优选地，步骤S1中，所述钙盐为碳酸钙或氧化钙。
优选地，步骤S1中，所述镁盐为碱式碳酸镁、碳酸镁或氧化镁。
优选地，步骤S1中，所述混合的过程中还加入硼酸。硼酸优选 为5％的硼酸，硼酸占混合物的质量百分数为2.5～4％。选择添加5％ 硼酸作为助溶剂，能够减少Ca2SiO4杂相的生成。
优选地，步骤S2中，所述还原气氛为热炭产生的一氧化碳或 5～10％氢气和95～90％氮气的混合气。
优选地，步骤S2中，所述高温焙烧处理的具体过程为：以 4～5℃/min的升温速率，从室温升温到1250～1320℃，然后在 1250～1320℃下焙烧5～7h。
本发明的第二个目的在于提供上述基于铈、铕激活硅铝酸盐的发 光材料在光学测温材料中的应用。优选地，在腐蚀、强磁场和强电场 的工业环境下具有潜在的快响应光学测温应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明发光材料以Ca8Mg3Al2Si7O28为基质，Ce3+和Eu2+稀 土离子为激活剂，钠盐为电荷补偿剂，在不同的掺杂浓度、激发波长 和温度下具有可调发光颜色的特征，与现有基于f-f跃迁镧系离子和 d-d过渡金属的测温材料相比，本发明发光材料具有发光亮度较强、 发光寿命较短、发光颜色可调和发光对温度响应灵敏的特征，达到了 快响应和高灵敏的光学测温效果。
(2)本发明的制备方法采用高温固相法合成，操作简单易行， 适应工业化生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1为实施例1的Ca8Mg3Al2Si7O28基质X射线粉末衍射图和Sr2MgSi2O7的标准卡。
图2为实施例1的Ca8Mg3Al2Si7O28基质的变温X射线粉末衍射 图。
图3为实施例2～12的Ca8-2x-yCexNaxEuyMg3Al2Si7O28材料几个代 表性X射线粉末衍射图，精修结果是根据Ca8Mg3Al2Si7O28基质高分 辨X射线粉末衍射数据的Rietveld精修得到。
图4为实施例2和7的Ca7.98Ce0.01Na0.01Mg3Al2Si7O28材料的Ce3+的低温发射光谱和Ca7.99Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料的Eu2+的低温激发和 发射光谱。Ce3+的低温发射光谱是通过同步辐射装置在340nm激发 下得到；Eu2+的低温激发和发射光谱是通过实验室的Xe灯测试得到。
图5为实施例2和7的Ca7.98Ce0.01Na0.01Mg3Al2Si7O28材料的Ce3+的低温寿命曲线和Ca7.99Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料的Eu2+的低温寿命曲 线。
图6为实施例3～6的Ca8-2xCexNaxMg3Al2Si7O28(0<x≦0.09)Ce3+材料的常温发射光谱，插图为Ce3+的发光总强度与掺杂浓度x的关系 图。
图7为实施例8～12的Ca7.98-yCe0.01Na0.01EuyMg3Al2Si7O28材料的 常温归一化发射光谱。
图8为实施例8的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料不同激 发波长下的归一化发射光谱。
图9为实施例8的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料不同温 度下的归一化发射光谱，优选的激发波长为320nm。
图10为实施例8的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料在不 同温度下的色坐标图和对应实物发光图。
图11为实施例8的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料的温 度响应灵敏度图。
图12为实施例8的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料在循 环变温条件下，Eu2+发光总强度对Ce3+发光总强度比值(FIR值)的 变化图。
具体实施方式
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实 施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围 的限制，本领域技术人员根据本发明阐述的原理做出的一些非本质的 改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也 仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明 做合适范围内的选择，而并非要限定于下文示例的具体数据。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
Ca8Mg3Al2Si7O28基质的制备方法，包括如下步骤：
称取碳酸钙(CaCO3)0.8007g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧 化硅(SiO2)0.4206g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g和硼酸(H3BO3) 0.0450g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨20min， 混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min 从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧， 恒定温度下继续焙烧6小时，随后样品放在炉子里自然冷却退火至室 温，将样品取出研磨得到产物。
实施例2
Ca7.98Ce0.01Na0.01Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7987g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0017g和碳酸钠(Na2CO3)0.0005g，置于玛瑙研钵中， 加入5～10mL无水乙醇，研磨20min，混合均匀并干燥后装入刚玉 坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min从常温逐步升温到1260℃， 在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧，恒定温度下继续焙烧6小时， 随后样品放在炉子里自然冷却退火至室温，将样品取出研磨得到产 物。
实施例3
Ca7.94Ce0.03Na0.03Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)07947g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0052g和碳酸钠(Na2CO3)0.0016g，置于玛瑙研钵中， 加入5～10mL无水乙醇，研磨20min，混合均匀并干燥后装入刚玉 坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min从常温逐步升温到1260℃， 在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧，恒定温度下继续焙烧6小时， 随后样品放在炉子里自然冷却退火至室温，将样品取出研磨得到产 物。
实施例4
Ca7.9Ce0.05Na0.05Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7907g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0086g和碳酸钠(Na2CO3)0.0026g，置于玛瑙研钵中， 加入5～10mL无水乙醇，研磨20min，混合均匀并干燥后装入刚玉 坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min从常温逐步升温到1260℃， 在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧，恒定温度下继续焙烧6小时， 随后样品放在炉子里自然冷却退火至室温，将样品取出研磨得到产 物。
实施例5
Ca7.86Ce0.07Na0.07Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙(CaCO3)0.7867g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0120g和碳酸钠(Na2CO3)0.0037g，置于玛瑙研钵中， 加入5～10mL无水乙醇，研磨20min，混合均匀并干燥后装入刚玉 坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min从常温逐步升温到1260℃， 在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧，恒定温度下继续焙烧6小时， 随后样品放在炉子里自然冷却退火至室温，将样品取出研磨得到产 物。
实施例6
Ca7.82Ce0.09Na0.09Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7827g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0155g和碳酸钠(Na2CO3)0.0048g，置于玛瑙研钵中， 加入5～10mL无水乙醇，研磨20min，混合均匀并干燥后装入刚玉 坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min从常温逐步升温到1260℃， 在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧，恒定温度下继续焙烧6小时， 随后样品放在炉子里自然冷却退火至室温，将样品取出研磨得到产 物。
实施例7
Ca7.98Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙(CaCO3) 0.7997g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206g，三 氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g和三氧化二铕 (Eu2O3)0.0018g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨 20min，混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中， 用300min从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳) 下焙烧，恒定温度下继续焙烧6小时，随后样品放在炉子里自然冷却 退火至室温，将样品取出研磨得到产物。
实施例8
Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7977g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0017g，碳酸钠(Na2CO3)0.0005g和三氧化二铕(Eu2O3) 0.0018g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨20min， 混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min 从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧， 恒定温度下继续焙烧6小时，随后样品放在炉子里自然冷却退火至室 温，将样品取出研磨得到产物。
实施例9
Ca7.95Ce0.01Na0.01Eu0.03Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7957g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0017g，碳酸钠(Na2CO3)0.0005g和三氧化二铕(Eu2O3) 0.0053g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨20min， 混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min 从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧， 恒定温度下继续焙烧6小时，随后样品放在炉子里自然冷却退火至室 温，将样品取出研磨得到产物。
实施例10
Ca7.93Ce0.01Na0.01Eu0.05Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7937g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0017g，碳酸钠(Na2CO3)0.0005g和三氧化二铕(Eu2O3) 0.0088g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨20min， 混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min 从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧， 恒定温度下继续焙烧5～7小时，随后样品放在炉子里自然冷却退火至 室温，将样品取出研磨得到产物。
实施例11
Ca7.91Ce0.01Na0.01Eu0.07Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7917g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0017g，碳酸钠(Na2CO3)0.0005g和三氧化二铕(Eu2O3) 0.0123g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨20min， 混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min 从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧， 恒定温度下继续焙烧5～7小时，随后样品放在炉子里自然冷却退火至 室温，将样品取出研磨得到产物。
实施例12
Ca7.89Ce0.01Na0.01Eu0.09Mg3Al2Si7O28材料的制备方法：称取碳酸钙 (CaCO3)0.7897g，氧化镁(MgO)0.1209g，二氧化硅(SiO2)0.4206 g，三氧化二铝(Al2O3)0.1020g，硼酸(H3BO3)0.0450g，二氧化 铈(CeO2)0.0017g，碳酸钠(Na2CO3)0.0005g和三氧化二铕(Eu2O3) 0.0155g，置于玛瑙研钵中，加入5～10mL无水乙醇，研磨20min， 混合均匀并干燥后装入刚玉坩埚中，并将其置于箱式炉中，用300min 从常温逐步升温到1260℃，在热碳还原气氛(一氧化碳)下焙烧， 恒定温度下继续焙烧5～7小时，随后样品放在炉子里自然冷却退火至 室温，将样品取出研磨得到产物。
测试实验
1、对以上实施例采用如下相关测试方法进行测试：
(1)X-射线粉末衍射
样品的相纯度是Rigaku D-MAX 2200VPC X射线衍射仪在40 kV和26mA的Cu Kα辐射条件下检测。用于Rietveld精修的高质量 XRD数据是Bruker D8 X射线衍射仪在40kV和40mA的Cu Kα辐 射条件下采集，2θ范围为5°～110°，扫描速度是0.6°/min。
(2)常温荧光光谱
激发、发射光谱及荧光寿命衰减曲线是在Edinburgh FLS1000光 谱仪上收集，450W Xe900氙灯是激发光源，纳秒量级的荧光衰减曲 线的激发源是150W nF900纳秒灯，脉宽为1.0～1.6ns，脉冲频率为 40kHz；纳秒量级的荧光衰减曲线的激发源是406nm的激光器。
(3)低温荧光光谱
温度在10K的近紫外-紫外光谱是通过北京同步辐射真空紫外 4B8线站收集获得；温度在20～430K的光谱是在Edinburgh FLS920 光谱仪配置了液氦压缩机的控温装置中收集；温度在77～500K范围 的光谱是在Edinburgh FLS1000光谱仪配套的Oxford CRYTEMP控温 装置中添加液氮方式降温。
(4)实物图拍摄
样品置于Edinburgh FLS920光谱仪配套的控温装置中，氙灯的 激发波长为320nm，在不同的温度下，透过控温装置的石英玻璃窗 拍摄得到。
2、测试结果如下：
图1的Sr2MgSi2O7属于黄长石结构，其标准卡是由无机晶体结 构数据库(ICSD)的Sr2MgSi2O7晶体学信息文件(ICSD号：155300) 绘制得到。合成的Ca8Mg3Al2Si7O28基质XRD衍射谱图和Sr2MgSi2O7标准卡能对应。精修结果进一步证明了Ca8Mg3Al2Si7O28基质属于黄 长石结构。
图2的Ca8Mg3Al2Si7O28基质变温XRD数据一一对应，说明了材 料在温度条件下具有较好结构热稳定性。
图3的Ce3+和Eu2+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28材料的XRD衍射谱图与 Ca8Mg3Al2Si7O28基质的能一一对应，说明Ce3+和Eu2+掺杂 Ca8Mg3Al2Si7O28材料都是单一纯相。
从图4中观察到Ce3+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28材料的Ce3+发射光谱 与Eu2+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28材料的Eu2+激发光谱具有较好的重叠， 所以Ce3+和Eu2+在Ca8Mg3Al2Si7O28基质中表现良好的相互作用。
图5的寿命曲线说明了Ce3+和Eu2+发光寿命较短，低温下的Ce3+和Eu2+辐射寿命分别为32.2ns和1.02μs。考虑到Ce3+和Eu2+发光强 度在相同掺杂浓度下是不同的，对Ce3+发光强度和浓度进行优化。
图6是实施例3～6材料的Ce3+发射光谱，Ce3+在掺杂浓度x低于 0.09内，没有表现明显的浓度猝灭过程；基于Ce3+发光总强度与掺杂 浓度的关系，优选出较佳Ce3+掺杂浓度。
图7是实施例8～12材料的发射光谱，进一步对Eu2+掺杂浓度进 行优化。优选出实施例8材料，进一步探索激发波长对Ce3+和Eu2+发光强度的变化，结果示于图8。
图9是实施例8材料的不同温度下归一化发射光谱，取Eu2+发光 总强度与Ce3+发光总强度比值(FIR)并与温度作图。FIR值与温度 的关系式也示于图9的插图中。Eu2+发光总强度与Ce3+发光总强度的 随温度变化表现明显变化，发光颜色在77K是绿黄色，随温度升到500K，变成天蓝色。具体的色坐标变化和实物图发光示于图10中。
图11说明实施例8优选出的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料具有较佳的温度响应的重复效果。
综上结果，Ce3+和Eu2+掺杂Ca8Mg3Al2Si7O28材料具有黄长石结 构，且具有较短辐射寿命、较强发光强度和可调发光颜色的发光特征。 优选的Ca7.97Ce0.01Na0.01Eu0.01Mg3Al2Si7O28材料对温度变化表现灵敏 的响应，相比目前的大部分镧系离子或者过渡金属掺杂无机测温材料 具有较快的温度响应过程，在快速运动物体的测温和热成像领域具有 重要的意义。
以上结合附图对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发 明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明 精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替 换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种发光材料，其特征在于，所述发光材料以Ca8Mg3Al2Si7O28为基质，Ce3+和Eu2+稀土离子为激活剂，钠盐为电荷补偿剂，在不同的掺杂浓度、激发波长和温度下具有可调发光颜色的特征；该发光材料的化学组成式为：Ca8-2x-yCexNaxEuyMg3Al2Si7O28，式中x为Ce3+的掺杂浓度，其数值范围为0<x≤0.09，y为Eu2+的掺杂浓度，其数值范围为0<y≤0.09；
所述发光材料应用在光学测温材料中。
2.根据权利要求1所述的发光材料，其特征在于，所述在不同的掺杂浓度、激发波长和温度下具有可调发光颜色的特征，具体为：
当所述x的数值由大变小和所述y的数值由小变大时，所述发光材料的发光颜色从蓝色变成绿黄色；
当所述激发波长从300 nm到480 nm变化时，所述发光材料的发光颜色从蓝色变成绿黄色；
当所述x和y的数值以及激发波长分别为定值时，随着温度从低温到高温变化时，所述发光材料的发光颜色从绿黄色变成天蓝色；所述低温为77K，所述高温为500K。
3.根据权利要求2所述的发光材料，其特征在于，所述x的数值范围为0.009≤x≤0.011，所述y的数值范围为0.009≤x≤0.011，所述激发波长为320~340 nm。
4.权利要求1-3任一项所述的发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照化学组成式Ca8-2x-yCexNaxEuyMg3Al2Si7O28计量比取碳酸钙、氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、三氧化二铕和钠盐进行混合，得混合物，再往混合物中加入溶剂进行研磨，干燥后备用；
S2、将S1干燥后的混合物在还原气氛中进行高温焙烧处理，冷却后，即可得到所述发光材料；
步骤S2中，所述高温焙烧处理的具体过程为：以4~5 ℃/min的升温速率，从室温升温到1250~1320℃，然后在1250~1320℃下焙烧5~7h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述混合的过程中还加入硼酸。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述还原气氛为一氧化碳或氢气和氮气的混合气。
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