CN1377934A

CN1377934A - 无放射性环保蓄能发光材料及其制备方法

Info

Publication number: CN1377934A
Application number: CN 02117430
Authority: CN
Inventors: 何清; 梁刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2002-11-06

Abstract

本发明公开一种无放射性环保蓄能发光材料及其制备方法。本发明的化学组成式为:MO·Al₂O₃·Eu·N,其中M为Sr,N为Dy。将原料研磨混合均匀,装入容器内压实,加入同体积的5～15%的碳粉覆盖在混合物上面,容器加盖后密封,在1200～1250℃高温炉中灼烧2～6小时,取出冷却后粉碎制得一种无放射性长余辉材料,经日光或人工光源照射激发10～30分钟后,在黑暗环境中持续余辉时间在12小时以上。

Description

无放射性环保蓄能发光材料及其制备方法

本发明公开一种无放射性环保蓄能发光材料及其制备方法，属于发光材料领域。

以往的余辉发光材料主要是硫化物类的荧光材料，但是由于这类材料存在余辉时间短、亮度低、化学性质不稳定、易分解、生产工艺复杂的缺点。为了提高该材料的余辉时间和发光亮度，只得在材料中掺杂放射性元素(如钴、镭、氚等)，致使该类发光材料含有放射性和镉、砷等有害物质，这类发光材料会带来环境污染和对人体的伤害，在许多领域禁止使用，这给该类发光材料的生产、使用带来了许多不利因素，因此大大限制了该材料的推广应用范围。

近来以铝酸盐为主的长余辉发光材料在化学性质、余辉时间比传统硫化物类的荧光材料在性能上有较大的提高，是近期出现的实用性较强的新型长余辉夜光材料。中国专利公开号CN1053807A中公开了一种长余辉磷光材料的制备方法，这种长余辉发光材料，其表达通式为：

m(Sr_1-xEu_x)O·nAl₂O₃·yB₂O₃

其各系数范围为：

1≤m≤5，1≤n≤8，0.001≤x≤0.1，0.005≤y≤0.35。

这种长余辉性发光材料可以通过如下工序进行制造：将铝、锶和铕的二价氧化物或加热后能生成它们的氧化物的盐类作为原料，在高温炉中按一定温度灼烧1～6小时，冷却后取出粉碎，再在氮、氢还原气氛下进行还原灼烧1～4小时即得一种长余辉磷光材料。除此之外，作为将硼为构成成分的氧化铝系烧成体，在美国专利US 5424006、US 5376303和日本特许号8-127772、8-170076号公报中有所公开，都是利用日光、人工照明、电子射线和X射线等激发源进行激发的碱土金属铝酸盐长余辉发光物质，显示出较高的余辉时间和发光亮度。但是，上述长余辉发光材料在制作中由于烧结温度过高，使得烧结块硬度较高难于破碎，破碎后导致粉体亮度降低较大，同时，由于烧制时需采用N₂+H₂混合气，设备比较复杂，使得操作难度增大，安全性降低，容易引起安全事故。又由于烧结温度要求过高，对加热设备的性能要求也更高，有的要经过二次灼烧才能制得产品，因此产品生产成本也比较高。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，改进工艺，在稀土元素的配比上重新组合，降低成本，提供一种发光亮度高、余辉时间长、无放射性、无毒、无害的长余辉蓄能发光材料及其一种安全、简便、无环境污染的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的化学组成式为：

MO·Al₂O₃·Eu·N

其中M为Sr，N为Dy。

本发明的无放射性环保蓄能发光材料及其制备方法如下：

主要原料及重量配比如下：

SrCO₃ 30～70％

Al₂O₃ 20～60％

H₃BO₃ 1～10％

Eu₂O₃ 0.01～8％

Dy₂O₃ 0.01～8％

原料采用铝、锶、硼的氧化物或者经加热能产生上述氧化物的盐类，其中，Eu₂O₃中的Eu³⁺在烧结过程中被还原成Eu²⁺，激活复相化合物使其具有发光性能。Dy₂O₃作为附加激活剂，用来加强激活剂Eu₂O₃的作用。为降低反应温度加入1～10％的硼酸。参照其化学组成式中各元素组分配比关系称量，将原料研磨混合均匀，按下列步骤制备：将混合物装入容器内压实，加入同体积的5～15％的碳粉覆盖在混合物上面，容器加盖后密封，在1200～1250℃高温炉中灼烧2～6小时，取出冷却后粉碎制得一种无放射性长余辉材料，经日光或人工光源照射激发10～30分钟后，在黑暗环境中持续余辉时间在12小时以上。

本发明制成的无放射性环保蓄能发光材料，在余辉时间上明显长于传统的荧光材料，且无放射性，生产和使用该发光材料不会造成环境污染和伤害人体，该材料可掺入塑料、橡胶、油漆、油墨、搪瓷釉料、陶瓷釉料中，制成各种在夜间或黑暗环境中能发光显示的物品，给人们带来诸多方便。

下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步说明。

实施例一：

分别称取SrCO₃ 34克，Al₂O₃ 24克，H₃BO₃ 14.5克，Eu₂O₃ 4.1克，Dy₂O₃ 4.3克，将原料混合研磨均匀后，装入坩锅内压实，在上面覆盖8克碳粉，坩锅加盖后密封，在1250℃箱式电阻炉中灼烧2小时，取出自然冷却至室温，粉碎研细后制得本发明的无放射性环保蓄能发光材料，经自然光或日光灯光照射20分钟后，在黑暗中可视余辉达12小时以上。

实施例二：

分别称取SrCO₃ 24克，Al₂O₃ 17克，H₃BO₃ 5.5克，Eu₂O₃ 2.9克，Dy₂O₃ 3.1克，将原料混合研磨均匀后，装入坩锅内压实，在上面覆盖6克碳粉，坩锅加盖后密封，在1250℃箱式电阻炉中灼烧3小时，取出自然冷却至室温，粉碎研细后制得本发明的无放射性环保蓄能发光材料，经自然光或日光灯光照射10分钟后，在黑暗中可视余辉达8小时以上。

实施例三：

分别称取SrCO₃ 86.7克，Al₂O₃ 51.3克，H₃BO₃ 3.1克，Eu₂O₃ 0.57克，Dy₂O₃ 0.1克，将原料混合研磨均匀后，装入坩锅内压实，在上面覆盖14克碳粉，坩锅加盖后密封，在1200℃箱式电阻炉中灼烧6小时，取出自然冷却至室温，粉碎研细后制得本发明的无放射性环保蓄能发光材料，经自然光或日光灯光照射20分钟后，在黑暗中可视余辉达16小时以上。

本发明中，采用活性碳代替了N₂和H₂等特殊气氛进行还原处理，无需特殊的抽真空设备，用碳粉直接还原的方法，与传统的在整个炉腔内用N₂和H₂或NH₃等气体还原方法相比，不仅能获得上述通式的烧结体，而且是一种安全、经济的方法。另外，由于采用在较低的温度下进行固相反应，可以使用一般材质的坩锅容器，加热设备也可使用普通的箱式电阻炉，因而大大减少了设备投资，有效降低了生产成本，具有操作安全、方便的特点。

Claims

1、一种无放射性环保蓄能发光材料，其特征是：化学组成式为：MO·Al₂O₃·Eu·N的烧结体所形成。

2、一种无放射性环保蓄能发光材料的其制备方法，其特征是：原料采用铝、锶、硼的氧化物或者经加热能产生上述氧化物的盐类，其中，Eu₂O₃中的Eu³⁺在烧结过程中被还原成Eu²⁺，激活复相化合物使其具有发光性能，Dy₂O₃作为附加激活剂，用来加强激活剂Eu₂O₃的作用，为降低反应温度加入1～10％的硼酸，参照其化学组成式中各元素组分配比关系称量，将原料研磨混合均匀，按下列步骤制备：将混合物装入容器内压实，加入同体积的5～15％的碳粉覆盖在混合物上面，容器加盖后密封，在1200～1250℃高温炉中灼烧2～6小时，取出冷却后粉碎制得无放射性环保蓄能发光材料。

3、根据权利要求1所述的化学组成式，其中M为Sr，N为Dy。

4、根据权利要求1所述的化学组成式，主要原料及重量配比为：SrCO₃ 30～70％，Al₂O₃20～60％，H₃BO₃ 1～10％，Eu₂O₃ 0.01～8％，Dy₂O₃ 0.01～8％。

5、根据权利要求2所述的一种无放射性环保蓄能发光材料的其制备方法中加入同体积的5～15％的碳粉覆盖在混合物上面，其特征是：采用活性碳代替了N₂和H₂等特殊气氛进行还原处理。