CN113481001A - 一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料及其制备方法 - Google Patents

一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及发光材料领域，提供了一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其化学通式为：Sr1‑xCuxGa2+yO4；其中，x为0.01～0.04，y为0～0.04。本发明还提供了一种上述铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的制备方法。本发明发光材料经过紫外/可见光源激发下可获得500～800nm的宽带发射，发射最高峰位于在624nm附近，表现为红光发射，可以有效提高现有白光LED的显色指数。同时，本发明材料还具有材料性能稳定、发光效率高、余辉性能优异，以及，制备方法简单安全、无污染、成本低等优点。

Description

一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料及其制备方法。
背景技术
自从具有优异余辉性能的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+出现后，长余辉材料因其广泛的应用前景而受到广泛关注，其发光的多色化更是研究的热点。
红色长余辉材料作为三基色之一，在高显色照明领域、弱信息显示领域(如：应急显示、广告牌等)、装饰、建材、玩具等领域具有广泛的应用前景。现有商用红色长余辉材料主要是以稀土为原料的Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+等。然而，目前硫化物基的红色余辉材料持续发光时间仅5小时，不能与现有商用蓝色和绿色长余辉材料进行匹配，这在一定程度上阻碍了长余辉材料的多色化进程。同时，硫化物还存在化学稳定性差、易潮解等使用难题。并且，上述的红色长余辉材料大多需要稀土原料，价格波动较大，不利于相关产业的发展。为此，开发一种材料性能稳定、发光效率高、来料相对丰富的红色长余辉材料具有重要的意义。
铜原料来源广泛，具有广阔的开发前景。众多文献表明，Cu在无机化合物中可以存在两个价态，Cu+或Cu2+，两类离子均可在紫外-可见波段具有强烈的吸收，且能实现高效宽带可见光发射。因此，探寻具有良好性能的Cu离子掺杂的红色长余辉材料具有一定的可行性和重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种以来源广泛的Cu离子为掺杂剂的镓酸盐基红色长余辉材料及其制备方法，该红色长余辉材料性能稳定、发光效率高，且余辉性能优异。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其化学通式为：Sr1-xCuxGa2+yO4；x为Cu在材料组分中所占的摩尔含量，2+y为Ga在材料组分中所占的摩尔含量；其中，x为0.01～0.04，y为0～0.04。
作为本发明的优选方式之一，所述铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料由含锶化合物、含镓化合物和含铜化合物混合后烧结而成。
作为本发明的优选方式之一，所述铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料以组分接近SrGa2O4的化合物为基质，以Cu离子为激活离子。
作为本发明的优选方式之一，所述含锶化合物为锶的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的一种或多种混合物。
作为本发明的优选方式之一，所述含镓化合物为镓的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的一种或多种混合物。
作为本发明的优选方式之一，所述含铜化合物为铜的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的一种或多种混合物。
一种上述铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：按照化学通式Sr1-xCuxGa2+yO4中锶、镓、铜元素摩尔比例称取相应的含锶化合物、含镓化合物和含铜化合物原料，并混合均匀得混合料；将混合料在空气或含氧气氛中进行煅烧，随炉冷却后即得目标所需的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料。
作为本发明的优选方式之一，所述煅烧包括先在800～900℃温度下保温1～2h，再在1200～1500℃温度下保温5～8h。
本发明相比现有技术的优点在于：
(1)本发明铜离子掺杂镓酸盐基长余辉材料以SrGa2O4为基质，Cu离子为发光中心；在紫外/可见光激发后，材料在500～800nm的波长范围内实现宽带发射，发射最高峰位于624nm附近，表现为红光发射；
(2)本发明铜离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料经过紫外/可见光源激发后，具有较好的余辉亮度和较长的余辉衰减时间，衰减时间最长可达到45小时25分钟；因此，本发明提供的铜离子激活的镓酸盐基长余辉发光材料性能优异，发射主要位于红光波段，发光效率较高；
(3)本发明铜离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料为镓酸盐基，相对现有的硫化物基，本发明的化学稳定性更好，且不容易出现潮解问题；
(4)本发明铜离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料用过渡元素Cu离子而非稀土离子作为激活离子，相对稀土离子，Cu离子的原料来源广泛，且价格低廉；
(5)本发明铜离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料的制备方法是在空气气氛或者弱氧化气氛中进行，不需要还原性气氛，因此大大降低了对生产设备的要求及成本。
附图说明
图1为本发明实施例1～实施例7中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料以及SrGa2O4标准卡片的X射线衍射(XRD)图谱；
图2为本发明实施例1～实施例7中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的激发光谱；
图3为本发明实施例1～实施例7中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的发射光谱；
图4为本发明实施例1～实施例7中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的余辉衰减曲线；
图5为本发明实施例1、实施例8、实施例9、实施例10中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的余辉衰减曲线；
图6为本发明实施例11～实施例14中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的余辉衰减曲线；
图7为本发明实施例8、实施例15、实施例16中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的余辉衰减曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温。研磨粉碎即得Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例发光材料Sr0.99Cu0.01Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于348nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在1271个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度5.41mcd/m2，10分钟后亮度是0.39mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是13分钟10秒。
实施例2
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.985Cu0.015Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝98.5:100:1.5的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.985Cu0.015Ga2O4发光材料。
本实施例发光材料Sr0.985Cu0.015Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于347nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在1875个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度5.12mcd/m2，10分钟后亮度是0.37mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是12分钟40秒。
实施例3
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.98Cu0.02Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝98:100:2的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.98Cu0.02Ga2O4发光材料。
本实施例发光材料Sr0.98Cu0.02Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于346nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在2010个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度4.48mcd/m2，2分钟后亮度是1.28mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是9分钟50秒。
实施例4
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.975Cu0.025Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝97.5:100:2.5的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.975Cu0.025Ga2O4发光材料。
本实施发光材料Sr0.975Cu0.025Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于347nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在1460个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度4.18mcd/m2，10分钟后亮度是0.33mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是10分钟40秒。
实施例5
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.97Cu0.03Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝97:100:3的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.97Cu0.03Ga2O4发光材料。
本实施例发光材料Sr0.97Cu0.03Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于345nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在1199个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度4.04mcd/m2，10分钟后亮度是0.33mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是10分钟30秒。
实施例6
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.965Cu0.035Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝96.5:100:3.5的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.965Cu0.035Ga2O4发光材料。
本实施例发光材料Sr0.965Cu0.035Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于345nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在1145个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度3.5mcd/m2，2分钟后亮度是1.17mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是9分钟20秒。
实施例7
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.96Cu0.04Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝96:100:4的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.96Cu0.04Ga2O4发光材料。
本实施例发光材料Sr0.96Cu0.04Ga2O4的X射线衍射(XRD)图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2、3，余辉衰减曲线见图4。
由图1可知，本实施例发光材料的X射线衍射峰与标准卡片符合一致，且未见其它杂相，表明通过本实施例所获得的样品为纯相。
由图2和图3可知，本实施例发光材料的激发峰位于346nm，发射峰位于624nm，为红光发射，发射峰的最高峰位处的发光强度在852个计数强度左右。
由图4可知，本实施例余辉初始亮度2.29mcd/m2，10分钟后亮度是0.35mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是11分钟20秒。
实施例8
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1300℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图5。
由图5可知，本实施例余辉初始亮度8.27mcd/m2，10分钟后亮度是0.62mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是20分钟10秒。
实施例9
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1400℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图5。
由图5可知，本实施例余辉初始亮度35.18mcd/m2，10分钟后亮度是2.14mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是1小时59分钟。
实施例10
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1500℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即得Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图5。
由图5可知，本实施例余辉初始亮度61.36mcd/m2，10分钟后亮度是3.84mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是4小时25分钟。
实施例11
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。用粉末压片机将混合均匀的粉末压成片状，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，获得的烧结体即Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图6。
由图6可知，本实施例余辉初始亮度50.69mcd/m2，10分钟后亮度是3.12mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是3小时50分钟。
实施例12
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。用粉末压片机将混合均匀的粉末压成片状，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1300℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，获得的烧结体即Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。整个烧结过程在空气或含氧气氛中进行。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图6。
由图6可知，本实施例余辉初始亮度215.1mcd/m2，10分钟后亮度是16.02mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是15小时55分钟。
实施例13
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。用粉末压片机将混合均匀的粉末压成片状，在空气气氛下进行高温煅烧。烧结条件为从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1400℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，获得的烧结体即Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图6。
由图6可知，本实施例余辉初始亮度170.3mcd/m2，10分钟后亮度是18.08mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是22小时15分钟。
实施例14
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:100:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。用粉末压片机将混合均匀的粉末压成片状，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1500℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，获得的烧结体即Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料的余辉衰减曲线见图6。
由图6可知，本实施例余辉初始亮度311.6mcd/m2，10分钟后亮度是36.32mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是45小时25分钟。
实施例15
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2.02O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:101:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。用粉末压片机将混合均匀的粉末压成片状，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1300℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即Sr0.99Cu0.01Ga2.02O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2.02O4发光材料的余辉衰减曲线见图7。
由图7可知，本实施例余辉初始亮度11.32mcd/m2，10分钟后亮度是0.56mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是18小时20分钟。
实施例16
本实施例的一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，化学式为：Sr0.99Cu0.01Ga2.04O4，制备方法如下：
将原料SrCO3、Ga2O3、CuO按照SrCO3:Ga2O3:CuO＝99:102:1的摩尔比称取，放入玛瑙研钵中，并加入适量无水乙醇，充分研磨混合均匀。用粉末压片机将混合均匀的粉末压成片状，在空气气氛下进行高温煅烧。从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1300℃，并保温6h，样品随炉冷却至室温，研磨粉碎即Sr0.99Cu0.01Ga2.04O4发光材料。
本实施例Sr0.99Cu0.01Ga2.04O4发光材料的余辉衰减曲线见图7。
由图7可知，本实施例余辉初始亮度6.59mcd/m2，10分钟后亮度是0.52mcd/m2。衰减时间是指大于0.32mcd/m2的时间，本实施例的样品衰减时间是17分钟。
结果分析：
图1为实施例1～7中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料以及SrGa2O4标准卡片的X射线衍射(XRD)图谱。由图1可知，本发明制备的铜离子掺杂的镓酸盐基长余辉发光材料Sr(1-x)CuxGa2O4的X射线衍射(XRD)峰与标准卡片符合一致，且均未见其它杂相，表明通过本发明实施例所采用的方法所获得的样品均为纯相。
图2和图3分别为实施例1～7制备的铜离子掺杂的镓酸盐基材料Sr(1-x)CuxGa2+yO4(y为0，x分别为0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04)的激发光谱和发射光谱；从图2和图3中可以看出，本发明发光材料的发光强度随着Cu离子掺杂浓度的增加先升高再降低，并且，当Cu离子掺杂浓度为x＝0.02时发光亮度最强。
图4为实施例1～7粉体发光材料Sr(1-x)CuxGa2+yO4(y为0，x分别为0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04)在煅烧温度为1200℃时的余辉衰减曲线，其中，Cu离子掺杂浓度为x＝0.01时余辉衰减时间最长为13分钟。
图5为粉体发光材料Sr0.99Cu0.01Ga2O4在不同煅烧温度(1200℃、1300℃、1400℃、1500℃)下的余辉衰减曲线；从图5中可以看出，余辉衰减时间随着烧结温度的提高而延长。
图6为固体发光材料Sr0.99Cu0.01Ga2O4在不同煅烧温度(1200℃、1300℃、1400℃、1500℃)下的余辉衰减曲线；由图5、图6可知，相同煅烧温度下，固体发光材料Sr0.99Cu0.01Ga2O4的余辉衰减时间长于粉体发光材料Sr0.99Cu0.01Ga2O4，并且，最终煅烧温度为1500℃的固体Sr0.99Cu0.01Ga2O4发光材料余辉衰减时间最长，可达到45小时25分钟。
图7为实施例8、实施例15、实施例16中铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料Sr(1-x)CuxGa2+yO4(x为0.01，y分别为0、0.02、0.04)的余辉衰减曲线；从图7中可以看出，余辉衰减时间随着Ga含量的提高而缩短。
此外，需要说明的是，上述各实施例中的SrCO3可采用其他含锶化合物，如，锶的氧化物、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物等。Ga2O3可采用其他含镓化合物，如，镓的碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物等。CuO也可采用其他含铜化合物，如，铜的碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物等。这些替换方案不影响本发明各实施例的实施及效果。
同时，上述各实施例煅烧步骤“从室温加热到900℃，并在900℃保温2h，再从900℃加热到1200℃/1300℃/1400℃/1500℃，并保温6h”中的参数条件“从室温加热到900℃，900℃保温2h”亦可采用其他温度与时间参数，如，“从室温加热到800℃，800℃保温1h”、“从室温加热到850℃，850℃保温1.5h”；参数条件“加热到1200℃/1300℃/1400℃/1500℃，并保温6h”也可采用其他保温时间参数，如，“保温5h”、“保温8h”。这些替换方案不影响本发明各实施例的实施及效果。
综上所述，通过本发明方法制得的长余辉材料Sr1-xCuxGa2+yO4(x为0.01～0.04，y为0～0.04)经过紫外/可见光源激发下可获得500～800nm的宽带发射，发射最高峰位于在624nm附近，表现为红光发射，可以有效提高现有白光LED的显色指数。同时，本发明荧光材料还具有良好的余辉性能，通过对烧结温度以及材料是粉体还是固体状态的调控，其中烧结温度为1500℃且制得的样品为固体时，余辉衰减时间最长可达到45小时25分钟，因此，该材料可广泛用于安全提示、生物成像和荧光探针等高显色照明和弱信息显示领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其特征在于，其化学通式为：Sr1- xCuxGa2+yO4；其中，x为0.01～0.04，y为0～0.04。
2.根据权利要求1所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其特征在于，所述铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料由含锶化合物、含镓化合物和含铜化合物混合后烧结而成。
3.根据权利要求2所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其特征在于，所述铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料以组分接近SrGa2O4的化合物为基质，以Cu离子为激活离子。
4.根据权利要求2或3所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其特征在于，所述含锶化合物为锶的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求2或3所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其特征在于，所述含镓化合物为镓的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求2或3所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料，其特征在于，所述含铜化合物为铜的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的一种或多种混合物。
7.一种如权利要求1～6任一所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照化学通式Sr1-xCuxGa2+yO4中锶、镓、铜元素摩尔比例称取相应的含锶化合物、含镓化合物和含铜化合物原料，并混合均匀得混合料；将混合料在空气或含氧气氛中进行煅烧，随炉冷却后即得目标所需的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料。
8.根据权利要求7所述的铜离子掺杂的镓酸盐基红色长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括先在800～900℃温度下保温1～2h，再在1200～1500℃温度下保温5～8h。
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