一種藍色長餘輝發光材料及製備方法

2023-08-11 11:07:21

專利名稱：一種藍色長餘輝發光材料及製備方法
技術領域：
本發明屬於發光材料技術領域，具體涉及一種藍色長餘輝發光材料及製備方法。
背景技術：
長餘輝發光材料是一種功能儲光材料，當其受到自然光或人工可見光的照射時， 可儲存光源，再以可見光的形式釋放，並可持續幾個甚至十幾個小時的發光材料，1993年長 餘輝稀土螢光粉被開發，取代了長久使用的硫化物系列材料，迎來了長餘輝螢光粉的新世 紀，其市場定位有兩個方面作為標誌使用，如在公共建築、安全、消防、交通、運輸等領域使 用的永久性警告和指示標誌，其市場需求巨大；另外可作為特殊的微光照明和裝飾使用。
目前用的長餘輝材料的發光顏色主要是單一的黃綠色(SrAl204:Eu2+， Dy3+)，其它 顏色的長餘輝發光材料由於餘輝性能差，還不能得以廣泛應用。因此，研究開發新型藍色、 紅色長餘輝材料成了眾多學者關注的焦點。 國內外許多單位研製的CaAl204:Eu2+， Nd3+和CaAl204:Eu2+， Nd3+， La3+的藍色長餘輝 材料，其餘輝亮度和餘輝時間均不能滿足市場需求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種亮度高、餘輝時間長的藍色長餘輝發光材 料。 本發明還要解決的一個技術問題是提供上述藍色長餘輝發光材料的製備方法。 為解決上述技術問題，本發明採用的思路如下藍色長餘輝餘輝時間的長短與儲
存在雜質能級中的電子數量及吸收的能量有關。 一般來說，數量較多的電子在雜質能級停
留比較長的時間，就可以產生較長的時間餘輝。而長餘輝的強度則取決於雜質能級中的電
子返回激發態的速率。
具體技術方案如下 —種藍色長餘輝發光材料，以CaAl204為基質，以Eu3+為激活離子，以Nd3+、 Mg2+離 子為共激活離子，其化學通式為Cai—x—y—zAl204:xEu3+， yNd3+， zMg"，式中，Eu3+的摩爾數x為 0. 02 0. 04， NcT的摩爾數y為0. 03 0. 08， Mg2+的摩爾數z為0. 01 0. 03。
上述藍色長餘輝發光材料的製備方法，將CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203、 Mg0按摩爾 比(1-x-y-z) : 1 : x/2 : y/2 : z混合，其中，O. 02《x《0. 04，0. 03《y《0. 08， 0. 01《z《0. 03，研磨均勻；在1450 150(TC下，焙燒5 6小時，冷卻、粉碎、水洗、烘 幹、過篩(200目)；在氮氣和氫氣以體積比3 : 1的混合氣體氣氛下，1300 140(TC再焙 燒4 6小時，冷卻、粉碎、水洗、烘乾、過篩(100目)即得。優選的，在CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203和MgO的混合物料中還加入助熔劑硼酸。硼 酸的加入質量為CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203和MgO混合物料總質量的0. 1 0. 5% 。硼酸的 加入質量優選為CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203和MgO混合物料總質量的0. 2% 。
有益效果本發明的藍色長餘輝發光材料，以CaAl204為基質，以Eu3+為激活離子，
3以Nd3+、Mg2+離子為共激活離子，形成了一定深度電子陷阱，從而獲得滿意的餘輝亮度和長 時間餘輝的藍色長餘輝發光材料，本發明材料的基質結晶完整，穩定性好、產品粒度分布較 窄，塗敷性好。本發明的藍色長餘輝發光材料的製備方法生產成本低，易於實現。
具體實施例方式
根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用於說明本發明，而不應當也不會限 制權利要求書中所詳細描述的本發明。
實施例1 : 準確稱取碳酸鈣(CaC03，純度為99. 95% ;0. 94mol)94g ;氧化鋁(A1203，純度為 99. 995%;lmol) 102g，氧化銪(￡11203，純度為99. 995% ;0. 01mol)3. 52g，氧化釹(配203，純度 為99. 99%;0. 02mol)6. 728g，氧化鎂(Mg0，純度為99. 9%;0. 02mol)0. 806g ;硼酸(!13803，純 度99. 9% )0. 416g ;依次放入球磨壇並加入一定數量瑪瑙球，混合球磨3小時，過篩200目 後，然後分別裝入200ml的剛玉坩堝，在150(TC焙燒5小時，冷卻後，粉碎、水洗、烘乾後，過 篩200目。在氮氣、氫氣體積比為3 : 1的氣氛下，溫度為140(TC的條件下再焙燒4小時。 冷卻，取出粉碎，產物經多次水洗，在12(TC乾燥16h，過篩100目，即得產品。
產品測試如下 ①產品外觀上為白色粉末，屬於單斜晶系。 ②在紫外線253. 7nm下發出很強的藍色光。發射光譜的主波長為440nm，色品坐標 為x = 0. 1560， y = 0. 0396。 ③使用餘輝亮度測量儀進行測量，電子秒表計時，人工讀數。樣品在6500K，照度為 600Lux光源下照射30min後，測定樣品的餘輝初始亮度和時間(初始亮度為停止激發後3 秒亮度值)，初始餘輝亮度為7200mcd/m2 ;餘輝時間475min (到人眼的最小解析度0. 32mcd/ 實施例2 : 準確稱取碳酸鈣(CaC03，純度為99. 95% ;0. 895mol)89. 5g ;氧化鋁(A1A，純度 為99.995% ;lmol) 102g，氧化銪(Eu203，純度為99. 995 % ;0. 02mol) 7. 04g，氧化釹(Nd203， 純度為99. 99% ;0. 025mol)8. 41g，氧化鎂(MgO，純度為99. 9 % ;0.015mo1)0. 6045g ;硼酸 013803，純度99. 9% )0. 425g ;依次放入球磨壇並加入一定數量瑪瑙球，混合球磨3小時，過 篩200目後，然後分別裝入200ml的剛玉坩堝，在145(TC焙燒5小時，冷卻後，粉碎、水洗、烘 幹後，過篩200目。在氮氣、氫氣體積比為3 : 1的氣氛下，溫度為135(TC的條件下焙燒4 小時。冷卻後取出粉碎，產物經多次水洗，在12(TC乾燥16h，過篩100目，即得產品。
產品測試如下 ①產品外觀上為白色粉末，屬於單斜晶系。 ②在紫外線253. 7nm下發出很強的藍色光。發射光譜的主波長為440nm，色品坐標 為x = 0. 1560， y = 0. 0396。 ③使用餘輝亮度測量儀進行測量，電子秒表計時，人工讀數。樣品在6500K，照度為 600Lux光源下照射30min後，測定樣品的餘輝初始亮度和時間(初始亮度為停止激發後3 秒亮度值)，初始餘輝亮度為7360mcd/m2 ;餘輝時間485min (到人眼的最小解析度0. 32mcd/
4m2)。
實施例3 : 準確稱取碳酸鈣(CaC03，純度為99. 95 % ;0. 895mol) 89. 5g ;氧化鋁(A1203，純度 為99. 995% ;lmol) 102g，氧化銪胸203，純度為99. 995% ;0. 015mol)5. 28g，氧化釹(Nd203， 純度為99. 99% ;0. 03mol) 10. 092g，氧化鎂(MgO，純度為99. 9 % ;0.015mo1)0. 6045g ;硼酸 0^03，純度99. 9% )0. 415g ;依次放入球磨壇並加入一定數量瑪瑙球，混合球磨3小時，過 篩200目後，然後分別裝入200ml的剛玉坩堝，在150(TC焙燒5小時，冷卻後，粉碎、水洗、烘 幹後，過篩200目。在氮氣、氫氣體積比為3 : 1的氣氛下，溫度為130(TC的條件下焙燒5 小時。冷卻後取出粉碎，產物經多次水洗，在12(TC乾燥16h，過篩100目，即得產品。
產品測試如下 ①產品外觀上為白色粉末，屬於單斜晶系。 ②在紫外線253. 7nm下發出很強的藍色光。發射光譜的主波長為440nm，色品坐標 為x = 0. 1560， y = 0. 0396。 ③使用餘輝亮度測量儀進行測量，電子秒表計時，人工讀數。樣品在6500K，照度為 600Lux光源下照射30min後，測定樣品的餘輝初始亮度和時間(初始亮度為停止激發後3 秒亮度值)，初始餘輝亮度為7450mcd/m2 ;餘輝時間462min (到人眼的最小解析度0. 32mcd/ 實施例4 : 準確稱取碳酸鈣(CaC03，純度為99. 95 % ;0. 904mol) 90. 4g ;氧化鋁(A1203，純度 為99. 995%;lmol) 102g，氧化銪(￡11203，純度為99. 995%;0. 018mol)6. 336g，氧化釹(Nd203， 純度為99. 99% ;0. 015mol)5. 046g，氧化鎂(MgO，純度為99. 9 % ;0. 03mol) 1. 209g ;硼酸 0^03，純度99. 9% )0. 417g ;按依次放入球磨壇並加入一定數量瑪瑙球，混合球磨3小時， 過篩200目後，然後分別裝入200ml的剛玉坩堝，在150(TC焙燒6小時，冷卻後，粉碎、水洗、 烘乾後，過篩200目。在氮氣、氫氣體積比為3 : 1的氣氛下，溫度為140(TC的條件下還原 6小時。冷卻後取出粉碎，產物經多次水洗，在12(TC乾燥16h，過篩100目，即得產品。
產品測試如下 ①產品外觀上為白色粉末，屬於單斜晶系。 ②在紫外線253. 7nm下發出很強的藍色光。發射光譜的主波長為440nm，色品坐標 為x = 0. 1560， y = 0. 0396。 ③使用餘輝亮度測量儀進行測量，電子秒表計時，人工讀數。樣品在6500K，照度為 600Lux光源下照射30min後，測定樣品的餘輝初始亮度和時間(初始亮度為停止激發後3 秒亮度值)，初始餘輝亮度為6920mcd/m2 ;餘輝時間458min (到人眼的最小解析度0. 32mcd/ 實施例5 : 準確稱取碳酸鈣(CaC03，純度為99. 95 % ;0. 906mol) 90. 6g ;氧化鋁(A1203，純度 為99. 995%;lmol) 102g，氧化銪(￡11203，純度為99. 995%;0. 012mol)4. 224g，氧化釹(Nd203， 純度為99. 99% ;0. 024mol)8. 0776g，氧化鎂(MgO，純度為99. 9%;0. 022mol)0. 8866g ;依次 放入球磨壇並加入一定數量瑪瑙球，混合球磨3小時，過篩200目後，然後分別裝入200ml 的剛玉坩堝，在145(TC焙燒6小時，冷卻後，粉碎、水洗、烘乾後，過篩200目。在氮氣、氫氣體積比為3 : 1的氣氛下，溫度為130(TC的條件下還原6小時。冷卻後取出粉碎，產物經多 次水洗，在12(TC乾燥16h，過篩100目，即得產品。
產品測試如下 ①產品外觀上為白色粉末，屬於單斜晶系。 ②在紫外線253. 7nm下發出很強的藍色光。發射光譜的主波長為440nm，色品坐標 為x = 0. 1560， y = 0. 0396。 ③使用餘輝亮度測量儀進行測量，電子秒表計時，人工讀數。樣品在6500K，照度為 600Lux光源下照射30min後，測定樣品的餘輝初始亮度和時間(初始亮度為停止激發後3 秒亮度值)，初始餘輝亮度為6900mcd/m2 ;餘輝時間452min (到人眼的最小解析度0. 32mcd/ m2)。
權利要求
一種藍色長餘輝發光材料，其特徵在於，以CaAl2O4為基質，以Eu3+為激活離子，以Nd3+、Mg2+離子為共激活離子，其化學通式為Ca1-x-y-zAl2O4:xEu3+，yNd3+，zMg2+，式中，Eu3+的摩爾數x為0.02～0.04，Nd3+的摩爾數y為0.03～0.08，Mg2+的摩爾數z為0.01～0.03。
2. 權利要求1所述的藍色長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，將CaC03、 A1203、 Eii203、Nd203、Mg0按摩爾比(1-x-y-z) : 1 : x/2 : y/2 : z混合，其中，0. 02《x《0. 04， 0. 03《y《0. 08， 0. 01《z《0. 03，研磨均勻；在1450 1500。C下，焙燒5 6小時，冷去卩、 粉碎、水洗、烘乾、過篩；在氮氣和氫氣以體積比3 : 1的混合氣體氣氛下，1300 140(TC再 焙燒4 6小時，冷卻、粉碎、水洗、烘乾、過篩即得。
3. 根據權利要求2所述的藍色長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，在CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203和MgO的混合物料中還加入助熔劑硼酸。
4. 根據權利要求3所述的藍色長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，硼酸的加入 質量為CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203和MgO混合物料總質量的0. 1 0. 5% 。
5. 根據權利要求4所述的藍色長餘輝發光材料的製備方法，其特徵在於，硼酸的加入 質量為CaC03、 A1203、 Eu203、 Nd203和MgO混合物料總質量的0. 2% 。
全文摘要
本發明公開了一種藍色長餘輝發光材料，以CaAl2O4為基質，以Eu3+為激活離子，以Nd3+、Mg2+離子為共激活離子，其化學通式為Ca1-x-y-zAl2O4:xEu3+，yNd3+，zMg2+，式中，Eu3+的摩爾數x為0.02～0.04，Nd3+的摩爾數y為0.03～0.08，Mg2+的摩爾數z為0.01～0.03。本發明還公開了上述藍色長餘輝發光材料的製備方法。本發明的藍色長餘輝發光材料基質結晶完整，穩定性好、產品粒度分布較窄，塗敷性好。本發明的藍色長餘輝發光材料的製備方法生產成本低，易於實現。
文檔編號C09K11/80GK101717639SQ20091021260
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月12日 優先權日2009年11月12日
發明者李月紅, 田振宇, 田玉偉, 陳蛟雲 申請人:江蘇澤銘螢光材料有限公司