[发明专利]一种二价铕激活的焦磷酸锶光致发光材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机发光材料领域，涉及一种二价铕离子激活的焦磷酸锶蓝紫色光致发光材料及其制备方法。

技术背景：

无机光致发光材料中研究较早的是非稀土离子掺杂的卤磷酸钙荧光粉，其中Ca₃(PO₄):Ca(F，Cl)₂:Sb³⁺，Mn²⁺作为灯用白色荧光粉一直使用至今，但该材料的显色性较差，已逐渐被三基色荧光粉组成的白色发光材料所代替。由于稀土离子具有特殊的4f5d价电子组态，稀土离子被激发后从激发态返回基态的过程中释放出的光波可以涵盖整个可见光区域，因此以稀土离子作激活剂可获得颜色丰富的发光材料。稀土无机发光材料已成为光致发光材料研究领域的热点。目前，根据基质材料的不同，稀土无机发光材料主要可分为铝酸盐、硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐以及稀土氧化物等体系。铝酸盐体系和硅酸盐体系的发光材料发光性能优异，但是价格较贵，而且这类材料一般都要在1400℃高温煅烧下才能获得。硼酸盐体系虽然具有较低的煅烧温度(1000℃左右)，但是煅烧温度范围较窄，对煅烧设备要求苛刻。稀土氧化物基质由于其昂贵的价格，限制了其广泛的应用。与上述体系相比，磷酸盐体系首先具有优异的光致发光性能，其次煅烧温度相对适中(1200℃)，且基质原材料廉价易得，因此受到研究者的广泛关注和研究。

在磷酸盐体系的光致发光材料中，二价铕离子激活的焦磷酸锶(Sr₂P₂O₇:Eu²⁺)，已作为一种商用的蓝紫色发光材料，广泛应用于照明、显示以及打印机光源等领域。一般情况下，由于在空气高温煅烧过程中Eu²⁺易被氧化成Eu³⁺，所以该类材料的制备通常需要在还原性气氛下进行。最近几年，研究人员发现在某些具有三维网络空间结构的基质材料中，在适当的煅烧条件下三价铕离子在空气中也能自动还原成二价铕离子，为制备二价铕离子激活的光致发光材料提供了一种新的、更简便的制备方法。例如，2000年中国科学院长春应用化学研究所的裴志武等人在Journal of Physics and Chemistry of Solids上报导了在空气中采用高温固相法制备出SrB₄O₇:Eu²⁺发光材料，与还原条件下制备的材料相比，空气中制备的SrB₄O₇:Eu²⁺的发光强度仍然高达68％；2006年中国科学院上海光学精密机械研究所的彭明营等人在《中国稀土学报》上报导了在氮气和氧气混合气氛中煅烧制备出Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺和BaZnSiO₄:Eu²⁺发光材料，它们的发射峰值分别位于490nm和520nm处，与还原条件下制备的样品发光性能一致，具有典型的二价铕离子发射；2007年Journal of Alloys and Compounds第430期257-261页发表了题为The reduction of Eu³⁺ to Eu²⁺ in air and luminescence properties of Eu²⁺ activated ZnO-B₂O₃-P₂O₅ glasses的文章，文章报导在空气条件下通过高温固相法可制备出Eu²⁺激活的ZnO-B₂O₃-P₂O₅发光玻璃。2007年中国科学院长春应用化学研究所的梁宏斌等人在Journal of Solid State Chemistry报导了在非还原条件下制备出具有蓝紫色发光性能的Sr₃(PO₄)₂:Eu²⁺发光材料。

焦磷酸锶(Sr₂P₂O₇)是一种具有三维网状结构的物质，通过制备方法的调控，在空气中采用高温固相法有可能制备出Eu²⁺激活的焦磷酸锶光致发光材料，但至今还没有相关专利和文献报导出现。