[发明专利]一种兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体及其制备方法

说明书

本发明公开一种兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体及其制备方法。所述晶体的化学式为Sr:Y:Ge:O:Bi＝3:2:3:12:x，0＜x≤3％。制备方法为按各元素摩尔配比称取含锶、含钇、含锗及含铋化合物作为原料，将原料混匀，煅烧，冷却即可。本发明材料以Bi³⁺为激活离子，紫外光激发的激发带比较宽，在240‑450nm具有强吸收；通过改变激发波长，发光颜色在黄绿色到橙红色区域可调。本发明的材料余辉亮度高、时间长，紫外至近红外波段均探测到余辉，除了光致发光和长余辉发光之外，本发明的晶体还存在力致发光现象，在检测应力大小及其分布等领域具有应用前景。且合成方法简单，便于规模化生产。

技术领域

本发明属于发光材料的技术领域，具体涉及一种兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体及其制备方法。

背景技术

长余辉发光材料，又被称为储光型发光材料，属于光致发光材料的一种。它可以被外界高能辐射激发并将其能量储存起来，激发源关闭后，其所储存的能量以光的形式缓慢地释放出来，这样的发光可以持续几秒钟、几小时甚至是几天。对于某些长余辉材料，其还伴随着力致发光的产生。力致发光，即材料在机械外力(摩擦力、压力、冲击力等)作用下的发光现象。随着近几十年来的不断探索，研究者们已经发现了多种具有力致发光性质的晶体材料。其具有成本低廉、发光性能稳定、发光强度与所受到的应力大小成正比等优势，在检测应力大小及其分布等领域具有应用前景。

三价铋离子特殊的电子构型使其在晶体中极易受到周围晶体场和配位环境的影响，在不同基质或环境中具有从紫外至红光的宽带发光性质。然而，目前对于长余辉及力致发光的研究主要集中于过渡金属和稀土离子掺杂的材料中，如SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺、Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀:Cr³⁺、Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Nd³⁺和CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺等，关于主族元素如铋激活的晶体材料在该方面的报道较少，这大大限制了铋激活材料在长余辉及力致发光领域的应用，因此开发出具有长余辉发光和力致发光的铋掺杂晶体是非常有必要的。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体及其制备方法。本发明的晶体能够被紫外光有效激发，激发带比较宽，在240-450nm范围内具有强吸收；余辉覆盖范围大，紫外至近红外波段均探测到余辉；余辉时间长，254nm激发光照射5min后，在14h后仍能检测到长余辉发光；除了光致发光和长余辉发光之外，本发明铋掺杂的晶体还存在力致发光现象。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体，表达通式为Sr₃Y₂Ge₃O₁₂:xBi³⁺，其中x为摩尔分数，且0<x≤3％。

所述兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体，晶体结构属于立方晶系，发光离子为Bi³⁺离子。

一种兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体的制备方法，包括以下步骤：

(1)按各元素摩尔配比为Sr:Y:Ge:O:Bi＝3:2:3:12:x，其中x为摩尔分数，且0<x≤3％；分别称取含锶化合物、含钇化合物、含锗化合物及含铋化合物作为原料；

(2)将步骤(1)称取的原料研磨均匀后，在1473～1573K预烧4～8h，冷却至室温，研磨混匀，研磨后即得所述兼具长余辉和力致发光的铋掺杂晶体。