[发明专利]一种制备纳米铝酸锶长余辉发光材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种长余辉发光材料的制备方法，特别涉及纳米铝酸锶长余辉发光材料的制备方法，属于发光材料领域。

背景技术

常见的硫化物长余辉发光材料ZnS:Cu等存在余辉时间较短、化学性质不稳定、使用时需要包覆等缺点，使得应用时受到限制。与硫化物发光材料相比，铝酸盐发光材料具有优良的发光性能，在发光亮度和余辉时间等方面优于硫化物发光材料，特别是近年来出现的Sr₄Al₁₄O₂₅材料，其亮度较好且具有很好的防水性。铝酸盐发光材料优良的长余辉性能使得其具有广泛的应用空间，特别在发光涂料，安全指示标志方面得到应用。目前铝酸盐发光材料有Eu²⁺激发的SrAl₂O₄、Sr₄Al₁₄O₂₅、CaAl₂O₄和BaAl₂O₄等，其发射光的波长在400nm～550nm，余辉时间在数十个小时。

制备铝酸盐发光材料常用的方法为高温固相法，此法工艺简单，制得的产品发光时间较长，但是煅烧温度都在l300℃以上，使得发光粉体颗粒较大，严重影响其应用。与传统的高温固相法相比，后来出现的方法有“软化学法”(溶胶-凝胶法、共沉淀法、低温燃烧法、水热合成法、缓冲溶液沉淀法)和物理合成法(微波辐射合成法，CO₂激光加热气相沉积合成法)，通过这些方法合成的发光材料凸显更多的优点。其中，应用共沉淀法能使各种反应物在分子尺度范围内均匀混合，反应充分，制备的发光粉颗粒较小，分布较均匀，团聚减轻；水热法为各种前驱物的反应和结晶提供了一个在常压条件下无法得到的特殊的物理、化学环境，使得前驱物在反应系统中得到充分的溶解，并达到一定的过饱和度，从而形成原子或分子生长基元，进行成核结晶生成粉末或纳米晶体。但是由直接共沉淀得到的粉体经过煅烧以后依然存在部分团聚，颗粒发育不够完整，如果在沉淀反应以后结合水热处理则将会大大改善粉体的微观结构，得到分散性较好的发光粉。

纵观国内外文献，对制备纳米铝酸盐发光材料的报道较少，中国专利申请号为200410017536.0的名称为纳米铝酸盐长余辉发光材料及其制备方法，公布了纳米铝酸盐发光材料的共沉淀制备法，但是发光粉体的团聚现象依然存在。结合水热处理制备窄粒径纳米发光材料粉体的文献还没有，因此，有必要发明一种新方法合成窄粒径纳米铝酸锶发光材料。

发明内容

本发明的目的是克服固相反应带来的弊端，同时为了进一步减少沉淀法中由于高温煅烧带来的团聚，充分利用水热环境下晶体可以良好成核、发育和成长等。因此本发明综合了沉淀法和水热法的优点，提出共沉淀结合水热处理以制备纳米铝酸锶长余辉发光材料的方法。

本发明提供了一种制备纳米铝酸锶长余辉发光材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)原料的配制及沉淀反应

分别配制含有Al、Sr、Eu和Dy离子的盐溶液，各种离子按化学式Sr_4-x-yAl₁₄O₂₅:Eux²⁺，Dy_y³⁺(0.01≤x≤0.1，0.02≤y≤0.2)进行配比，在40℃～80℃下，使其与浓度为1.0～1.5M的过量(NH₄)₂CO₃溶液反应，反应过程中快速搅拌以形成反应前驱物的悬浮液；

2)水热处理

将前驱物的悬浮液置入水热釜，在140～240℃处理4～48h。

3)前驱体处理

水热处理后的悬浮液经过滤、洗涤及干燥后得到干燥的反应前驱物；

4)煅烧还原

于体积百分比为96％N₂+4％H₂的弱还原气氛中，在1100～1300℃煅烧2～5h得到本发明的产物。

含有锶、铝、铕和镝离子的盐溶液是含有锶、铝、铕和镝离子的硫酸、硝酸、盐酸和醋酸盐溶液。

含有锶、铝、铕和镝离子的盐溶液的浓度为0.008～1.0M，碳酸铵溶液的浓度为1.0M～1.5M。

前驱体悬浮液是将碳酸铵溶液滴加到含有锶、铝、铕和镝离子的盐溶液中反应后形成的，所述滴加速度是0.05～50.0ml/s。