[发明专利]共掺杂自然光激发的紫色长余辉发光材料及其制备方法

说明书

本发明提供了共掺杂自然光激发的紫色长余辉发光材料及其制备方法，原料Ca：Al：Na：Eu：Er：B＝1：2.3：0.05：m：0.05：0.3的物质的量配比，m取0.03～0.10；原料在重复干磨、湿磨步骤，充分混合后的混合物粉末，还原性气氛下在高温烧结炉中下煅烧并保温一定时间；将产物随炉自然冷却至室温，并采用玛瑙研钵进行研磨得到成品。本发明所选原料廉价，成本低；设备要求低，操作简单；选用Eu³⁺、Er³⁺、Na⁺作为共掺杂离子，制备的发光材料亮度高，余辉时间增长；4)采用氧化硼作为助熔剂，可降低烧结温度，节约能源。

技术领域

本发明属于光致发光材料技术领域，具体涉及一种共掺杂自然光激发的紫色长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料。它是一类能够存储太阳光或人工光源所产生的光辐照的能量，然后在某一温度下(通常指室温)，缓慢地以可见光的形式释放这些存储能量的光致发光材料。长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的天然光等储存起来，在较暗的环境中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能，可起到指示照明和装饰照明的作用，是一种“绿色”光源材料。这种光学性质还可应用在其他领域，如显示器、LED节能照明、高能射线探测、图像存储和光学记忆等领域，甚至已经在医学诊断、活体生物成像、太阳能利用等方面得到应用。随着长余辉材料应用领域的扩展，急需开发和探索各种新型性能优异的长余辉发光材料，以满足社会发展的多样化需求。

为得到性能优异的长余辉发光材料，首先选择合适的发光基质。早期传统的长余辉材料主要集中在ZnS、CaS等硫化物体系，该体系的优点是发光颜色丰富，可覆盖从蓝色到红色的发光区域，但是存在稳定性差、空气中易分解余辉初始亮度低，余辉时间短等缺点，为了克服这些缺点，也有人曾用硫化物中添加放射性元素，来补偿其特点，但是添加放射性物质不仅对人体有害，还会对环境还造成污染。为了解决这些问题，人们研究了一种在碱金属中添加稀土元素铒(Er)的蓝色长余辉。但是，这些长余辉的余辉时间及亮度均不够理想，并且硬度较大。因此，提高余辉时间，增加亮度是现在面临的技术课题。

发明内容

本发明提供一种共掺杂自然光激发的紫色长余辉发光材料及制备方法，以提高余辉时间，增加亮度，解决硬度大的问题。

本发明采取的技术方案是：CaCO₃，Al₂O₃：En，Na，Er，并且Ca可由部分Sr，Bu，Mg的一种或几种碱土金属所代替而做基质，En做激活剂，Na、Er做共激活剂，也可由Ho，Ln，Pr，Tm中的一种或几种替代。

共掺杂自然光激发的紫色长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按Ca：Al：Na：Eu：Er：B＝1：2.3：0.05：m：0.05：0.3的物质的量分别称取各种原料，m取0.03～0.10；

(2)将上述各种原料在玛瑙研钵中先干磨30min，然后按照体积比1:1的比例加入无水乙醇湿磨30min，再放入烘箱中在75℃烘干1～2小时；

继续重复上述的干磨、湿磨步骤，得到充分混合后的混合物粉末；

(3)将步骤(2)获得的混合物粉末放入刚玉小坩埚中，加盖后再将小坩埚放入刚玉大坩埚内，用碳粉填充两坩埚间的空隙；将加盖后的大坩埚放入高温烧结炉中加热烧结；

(4)产物随炉冷却至室温后取出，并用玛瑙研钵进行研磨，制得一系列紫色长余辉发光材料。

所述原料为CaCO₃、Al₂O₃、Na₂CO₃、Eu₂O₃、Er₂O₃、B₂O₃。