[发明专利]一种硫氧化物红色长余辉发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫氧化物长余辉发光材料及其制备方法。其结构式为：Sr_xCa_1‑xS_yO_1‑y:Eu,Re，0.05≤x≤0.2，0.1≤y≤0.4，Re代表Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu元素中的至少一种。制备方法为固相反应法，于900～1200℃气氛中反应1～3小时。本发明工艺简单，成本低，所制得的发光材料物化稳定性高，能被蓝光及近紫外光有效激发，有明显余辉，可广泛用于显示照明领域。

技术领域

本发明涉及一种长余辉发光材料，特别是一种硫氧化物红色长余辉发光材料，及其制备方法。

技术背景

长余辉发光材料是一种光致储能功能材料，能吸收光辐照而储存能量，当无辐照光源时将能量以光子的形式能连续释放。其主要用途是弱光环境下的指示照明，如夜光标志、应急照明、建筑美工、高能粒子/射线探测、三维存储器等应用领域。依据余辉颜色不同，可见光区长余辉材料可分为蓝绿色和红色发光材料，其中蓝绿色材料主要为碱土铝酸盐、硅酸盐，其余辉亮度与时间已达到实用要求。相比之下，现有红色长余辉材料包括：硫化物Ca/SrS、硫氧化物Y₂O₂S、钛酸盐CaTiO₃、铝酸盐Sr₃Al₂O₆、氮化物Ca/Sr₂Si₅N₈等体系各有缺点，如余辉亮度与时间不达标，物化稳定性差、制备方法存在缺陷等，无法完全达到实际应用的要求。长余辉材料常用的制备方法有：高温固相合成法、溶胶-凝胶法以及微波合成法等，其中以高温固相合成法最为常用。

(Ca,Sr)S:Eu²⁺，Re(Eu²⁺为激活剂，Re代表共激活剂，为Tm、Dy等其他稀土元素)，是一种红色长余辉材料，其在紫外、蓝光区均有较强吸收，红光余辉时间长，亮度强。这类材料的缺点是化学稳定性差、易潮解、紫外光解，需要复杂的后处理过程对产品进行包覆。中国发明专利申请公开说明书99805249.3披露了一种基于硫化锶基质的二价稀土活化长余辉的红光磷光体，但由于其直接采用硫化锶SrS与硫粉S为原料，不但成本高，而且原料难以混合均匀，产物中存在大量晶界严重缩短了余辉强度，同时产物易水解，稳定性差；中国专利200710023804.3采用水热法沉淀制备前驱体，通过高温退火以及在有机溶剂中浸泡包裹防水层来制备SrS:Eu长余辉材料，其反应步骤复杂，并需要使用有毒气体硫化氢，以及表面活性剂、丙烯甲基酸甲酯等有机物，污染大、成本高，难于大规模实用。硫氧化物材料余辉亮度强，化学性质稳定，但其原料的选择、硫粉的添加形式、及样品的后处理等制备工艺条件仍需完善。中国专利200910026093.4报道了红色长余辉发光材料Y₂O₂S:Eu³⁺,Ca²⁺,Ti⁴⁺，其反应时间长（8小时），产生有毒气体二氧化硫SO₂，原料成本（稀土元素Y）较高，同时产物需要多次水洗，后处理工艺较复杂。

发明内容

本发明目的在于针对现有材料的不足，提供一种新的硫氧化物基质红色长余辉发光材料。

为解决本发明的技术问题，所采取的方案为：一种硫氧化物红色长余辉发光材料，其化学通式为Sr_1-xCa_xS_1-yO_y:Eu,Re，0.05≤x≤0.2，0.1≤y≤0.4，Re代表Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu元素中的一种，Eu以及Re离子的掺杂量为0.1mol%～3mol%。