[发明专利]一种超长余辉蓝色蓄光陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，更具体涉及一种超长余辉蓝色蓄光陶瓷材料及其制备方法。 

背景技术

稀土长余辉发光材料是一类光致储能材料，又称为“夜光粉”。长余辉发光材料是一种新型功能材料，能够吸收紫外可见光，把光能储存起来，并将储存的光能以可见光的形式缓慢释放出来。长余辉材料因其在消防应急、军事设施、交通运输、建筑装潢和日用消费品等领域的广泛应用而得到材料科学工作者的重视，具有节能环保的重要意义。铝酸盐长余辉发光材料已经商业化，并开发出发光涂料、发光薄膜、发光油墨、发光陶瓷、发光塑料、发光纤维、发光纸等商品，但其遇水会发生水解，潮湿空气中不稳定。硅酸盐长余辉发光材料化学稳定性较好，近年来受到人们越来越广泛的关注，并报道和开发出许多新型产品，但其发光性能与铝酸盐还是有较大差别。作为新型的铝硅酸盐长余辉发光材料在一些文献中有报道，如文献（Materials Letters，2004年58 卷第3308-3311页）报道的CaAl₂Si₂O₈蓝色长余辉发光材料，其目测余辉时间仅有2小时无法达到应用要求，其它文献如（J. Solid State Chem.，2008年181卷第1456-1461页，无机化学学报2008年24卷第994-997页）报道了BaAl₂Si₂O₈、SrAl₂Si₂O₈、CaAl₂Si₂O₈长余辉发光材料的制备，但其发光性能远无法达到应用的要求，文献（硅酸盐学报，2008年36卷第1753-1757页）报道了用高温固相法制备了CaAl₂Si₂O₈:Eu²⁺，但实际上单掺Eu²⁺很难获得发光性能好的材料，通过引入其他稀土或过渡金属元素共同掺杂才能有效地提高材料的发光性能。上述文献报道的铝硅酸盐长余辉发光材料采用高温固相合成法，合成温度高达1400℃，高温焙烧时间也较长。本发明专利采用溶胶凝胶法合成铝硅酸盐新型蓝色长余辉发光材料，焙烧温度低，焙烧时间短，材料发光性能优异，经可见光激发30分钟后可连续发光80小时以上，为白色粉末，可以进行商业化应用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种超长余辉蓝色铝硅酸盐蓄光陶瓷材料，该蓄光陶瓷材料节能环 保，原料易得，且发光性能优异，不含放射性物质，有很好的应用前景。 

本发明的另一个目的是提供一种上述蓄光陶瓷材料的制备方法。 

本发明的超长余辉蓝色蓄光陶瓷材料，其化学式为：(Ca_1-a-b-g M_aEu_bA_g)Al₂Si₂O₈，其中M表示化学元素为Sr、Mg、Ba，A表示化学元素Ga、In、Sn、Sb、Pr、Zr、Y、Dy、Sm、Ce、Nd、Ho、Er、Yb、Lu、Gd、Tb、Tm、Ti或La中的一种或多种化学元素，a、b、g表示各元素的摩尔系数，其取值分别为a＝0-1、b＝0.001-0.1、g＝0001-0.12。所述发光材料采用溶胶凝胶法进行制备。 

本发明制备过程包括如下步骤： 

(1)根据所述发光材料的化学式中元素组成，按照元素的摩尔系数，计算出各元素的摩尔比例，并按照该摩尔比例称取相应元素的氧化物、硝酸盐、碳酸盐； 

(2)按照硅元素的摩尔系数称取相应摩尔数的正硅酸乙酯，将其与无水乙醇按体积比为1∶1-3进行混合，混合后加入水稀释0.5-4倍，形成澄清溶液； 

(3)将(1)所述原料中易溶于水的原料溶解于水中，将难溶或不溶于水的原料混合后或各自分别加入一定体积的的浓硝酸使其完全溶解，加入蒸馏水稀释，而后加入助熔剂，配成澄清溶液； 

 (4)将以上（2）和（3）中的澄清溶液混合，并调节pH值为1-5之间，在50-90℃ 的水浴中不断搅拌，待形成凝胶后取出，置于干燥箱中在100-140℃干燥8—20小时。

(5)将（4）干燥好的凝胶在玛瑙研钵中研磨均匀，然后置于刚玉坩埚中，于还原气氛中800-1150℃焙烧0.5-3小时。