[发明专利]一种新型机械发光荧光粉及其制备方法

说明书

一种新型机械发光荧光粉及其制备方法，属于发光材料制备应用技术领域。本发明提供了一种荧光粉，其化学式为Na₃Sc₂(PO₄)₃:xEu²⁺，其中0.1≤x≤0.35，通过固相反应法制备了纯的荧光粉，在施加应力是可以诱导相变过程形成单斜β相中的浅层缺陷，实现机械发光。本发明制备的荧光粉在365nm辐射后具有机械发光发射。本发明提供的制备方法工艺简单，产品性能稳定，适合工业化生产。

技术领域

本发明提供一种新型机械发光荧光粉及其制备方法，属发光材料制备应用技术领域。

背景技术

在过去报道的所有发光材料中，研究最广泛的是光致发光材料。在这类材料中，通过用紫外/可见光照射来实现发射。光致发光材料多以掺入稀土活化剂的晶体化合物为基础实现。这类光致发光材料的一个突出类别是长效荧光粉或持久发光材料。在持久性发光材料中，电荷载流子通常存储在陷阱或缺陷中；它们最终会通过提供某种形式的能量来解除陷阱。具有这种缺陷/陷阱的材料会对荧光粉的效率产生负面影响，因为将电荷载流子储存在非功能缺陷/陷阱中需要大量的能量。在持久性发光材料中，一些浅层陷阱往往需要利用环境温度下可用的热能，这个过程是缓慢的。而当发生机械变形时，往往会产生发射。这类材料被称为机械发光材料。

一般来说，机械发光（mechanoluminescence，ML）大致可分为三种类型：弹性发光、塑性发光和断裂发光。顾名思义，弹性发光是由材料的弹性变形引起的发光。塑性发光是指材料的塑性变形所引起的发光,而断裂发光是指材料在应力作用下发生断裂所表现出来的发光。在这三种类型的ML中，断裂发光是最常见的一种，因为它的起源在于化学键的断裂所带来的能量变化。因此，它的应用仅限于感知这种断裂、损伤或断裂，而断裂发光材料直接参与其中。塑性发光材料由于能够应用于传感器中，应用范围更广，但仅限于一次性观察和使用。但是，弹性发光材料由于能够监测周期性和周期性的活动、重复性的事件等，因此具有很强的实用性。这种弹性发光一般在晶体材料中得到，这些材料作为负责发射的电荷载体的存储单元。因此，具有丰富的缺陷/陷阱的材料才有可能成为优质的ML材料。但缺点是在室温下不需要使用的时候也会有一个缓慢损失。因此需要研发一种不表现出持久性发光，但可以机械发光的材料。

发明内容

1. 为了解决上述问题，本发明提供了一种新型机械发光荧光粉及其制备方法。本发明提供了一种荧光粉，其化学式为Na₃Sc₂(PO₄)₃:xEu²⁺，其中0.1≤x≤0.35，通过固相反应法制备了纯的荧光粉，在施加应力是可以诱导相变过程形成单斜β相中的浅层缺陷，实现机械发光。本发明制备的荧光粉在365nm辐射后具有机械发光发射。本发明提供的制备方法工艺简单，产品性能稳定，适合工业化生产。

2. 本发明的技术方案如下：

按照化学计量比称量纯度大于99.9%的Sc₂O₃、Eu₂O₃、Na₃PO₄和NH₄H₂PO₄作为原料。在丙酮中研磨混合。然后将混合后的原料在马弗炉中以300~500℃的温度煅烧2~5小时，自然冷却至室温后再次研磨；然后在N₂/H₂体积比为3~5的还原气氛下，以1200~1350℃的温度煅烧2~5小时；最后将煅烧后的粉体进行研磨，得到所述荧光粉。

有益效果

1.本发明提供的荧光粉制备的荧光粉在365nm辐射后具有机械发光发射。。

2.本发明提供的方法在制备荧光粉的过程中，选用高纯的原料粉体，并严格控制杂质的引入，非常适合用于高纯荧光粉的制备。