[发明专利]一种快速合成长余辉发光材料的方法

说明书

技术领域

本发明为一种快速合成发光材料的方法，属于发光物理中磷光材料制备技术领域，具体涉及到一种快速合成钛酸钙镨红色长余辉发光材料的溶胶-凝胶燃烧方法的技术方案。

背景技术

长余辉发光材料被应用于表面涂层、印刷和塑料添加剂、文具和运动器械的着色、室内装修、服饰的镶嵌；还可用于紧急情况下的安全出口指示、交通和军事设施、火灾报警系统指示等。

近年来，以铝酸盐为基质的稀土元素激活的长余辉材料，其发光颜色为绿色和蓝色的制备工艺已趋向成熟。与此相比，红色长余辉发光材料的研究进展缓慢。CaS:Eu³⁺等传统的红色长余辉材料，不但发光性能无法与SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺材料相比，而且极易在空气中潮解或光解，无法满足实际应用的要求。因此，研究合成可以与SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺材料的发光性能相比拟，同时具有良好耐候性能的红色长余辉发光材料，对实现夜光显示的多色化具有重要意义。

稀土Pr³⁺激活的CaTiO₃具有红色发光特性，同时基质本身化学性能稳定，不仅如此，CaTiO₃:Pr³⁺还具有慢衰减的红色长余辉特性。目前，CaTiO₃:Pr³⁺红色发光材料的制备方法有高温固相法、溶胶-凝胶法、化学共沉淀法等。高温固相法制备的CaTiO₃:Pr³⁺红色发光材料发光亮度低、颗粒的粒径大且分布不均匀，并且烧结温度高、生产周期长，溶胶-凝胶法制备的CaTiO₃:Pr³⁺红色发光材料发光亮度高、粒径小且分布均匀，烧结温度低、生产周期相对较短，但是需要制备干凝胶的过程。共沉淀法看似简单，但是如果要想获得化学组分均一、粒度适当、形貌良好的沉淀还需要考虑许多因素的影响并加以控制：如溶液中离子的浓度、络合剂的选择、沉淀剂的选择、溶液酸度的确定、溶液加入及混合的方式和速度、溶液的温度、沉淀陈化的时间等，都必须经过实验和反应机理的考虑加以选择和控制。

燃烧法是应对高温固相反应中对样品长时间的加热、反应物离子在多相之间长程扩散过程等问题而产生的一种新的制备发光材料的方法。

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钙镨长余辉发光材料的研究已有一些进展。如杨飘萍等人(中国专利，CN200910071967.8)发明了一种以柠檬酸为络合剂，加入聚乙二醇，采用溶胶-凝胶工艺制备钛酸钙长余辉发光材料的方法。但如果用该方法制备含镨的钛酸钙长余辉发光材料，必须将制备好的溶胶进行喷雾干燥，再次将前驱体放入程序升温炉中以1℃/min的速率升温至600～1000℃，制备周期太长。张启龙等人(无机化学学报，22(9)，2006，1657～1662)用溶胶-凝胶法制备了CaTiO₃纳米粉体，制备的过程中需要将凝胶在80℃下干燥16个小时，耗时、耗能。邱克辉等人(成都理工大学学报，36(2)，2009，221-224)用溶胶-凝胶法制备了掺Dy³⁺的CaTiO₃:Pr³⁺红色长余辉发光材料，在制备的过程中，必须将凝胶在150℃下干燥24h，耗时、耗能。廉世勋等人(中国稀土学报，24(2)，2006，158-162)用溶胶-凝胶法制备纳米Ca_0.8Zn_0.2TiO₃:Pr³⁺，Na⁺荧光粉时需要在150℃下干燥12h，耗时、耗能。

发明内容

本发明一种快速合成发光材料的方法的目的在于克服和解决上述现有技术中存在的问题，从而提供一种简单、快速、高效制备钛酸钙红色长余辉发光材料的溶胶-凝胶燃烧方法的技术方案。