一种稀土钐元素掺杂的微米红色长余辉材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种稀土钐元素掺杂的微米红色长余辉材料，其化学式是Ca2‑x‑y‑z‑wSmxKyLizSnO4,x为0.0001～0.05,y为0.0001～0.05,z为0.0001～0.05，首先采用溶胶凝胶法制备前驱体，然后通过高温固相法烧结制备。所制备红色长余辉材料没有明显团聚，颗粒尺寸分布均匀，粒径分布在2‑7μm范围，并具有优异的长余辉发光性能。由于本发明涉及的材料具有制备方法工艺简单、发光色纯度高、稳定性高、粒径分布范围窄和余辉时间长的特点，使其具有更广泛更实际的应用价值。

说明书

技术领域

本发明设计属于发光材料技术领域，具体涉及一种稀土钐元素掺杂的微米红色长余辉材料，本发明还涉及该发光材料的制备方法。

背景技术

长余辉发光材料是一种新型低碳环保节能材料，能够吸收太阳光或者紫外光，然后在较长的时间内缓慢释放，持续发光。因此长余辉材料又被称为夜光材料或者蓄光材料，广泛应用于紧急照明、安全应急指示、生物标记、工艺美术以及信息存储等领域。

目前为止，较多的长余辉材料已经广泛应用于各个领域，实际应用中对红色长余辉发光材料的需求日益旺盛，尤其对于余辉衰减性能优异的材料尤为重视。公开号为CN107746708 A的中国专利公开了一种红色铝硅酸盐长余辉材料，CN 110452696 A公开了一种红色锗酸盐长余辉材料；CN 111171810 A公开了一种红色硅氮化物长余辉材料，这三种红色长余辉材料均通过高温固相法制备，存在制备温度高、余辉衰减时间短、材料硬度大和颗粒团聚明显的缺点，并且在水中不稳定。为了解决这些问题，人们逐渐将目光投向新的制备方法，希望能够开发色纯度高、余辉衰减时间长和粒径分布窄的红色长余辉材料。

溶胶凝胶法被经常用于制备纳米发光材料，其制备的发光材料具有很好的形貌，但是其发光效率较低，而高温固相法制备的荧光材料发光强度高，但是团聚严重，容易潮解。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是克服背景技术存在的问题，提供一种稳定的稀土钐元素掺杂的微米红色长余辉材料。

申请人创新性的将高温固相法和溶胶凝胶法结合起来，首先通过溶胶凝胶法制备前驱体，然后用高温固相法低温烧结。实现了制备具有红色发光色纯度高、材料稳定性高、粒径分布范围窄、余辉时间长和粒径分布窄性能的红色长余辉材料。

本发明采用的技术方案如下：

一种微米红色长余辉材料，化学式为：Ca

本发明技术方案中，0.0001≦x≦0.05时,所得余辉材料不产生相变，保持晶体结构的稳定性，余辉材料具有较长的余辉衰减时间。

本发明技术方案中，0.0001≦y≦0.05时，所得余辉材料不产生相变，保持晶体结构的稳定性，余辉材料不容易团聚，颗粒分布均匀。

本发明技术方案中，0.0001≦z≦0.05时，所得余辉材料不产生相变，保持晶体结构的稳定性，余辉材料不容易团聚。

优选的，本发明所述微米红色长余辉材料，x为0.001。

优选的，本发明所述微米红色长余辉材料，y为0.02。

优选的，本发明所述微米红色长余辉材料，z为0.02。

本发明所述微米红色长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1.以Ca(NO

本步骤中，柠檬酸的加入量高于12％，所得干凝胶不容易研磨；低于8％，所得红色长余辉材料易潮解，在存放过程中团聚严重，其机理上不清楚。

本步骤中，H

步骤2.在空气气氛马弗炉中，升温至400℃进行预烧结，保温时间4h；

步骤3.将上述所得的物料研磨，在空气气氛马弗炉中升温至850℃进行烧结，保温4小时，降至室温研磨，即可制成微米红色长余辉材料。

优选的，本发明所述微米红色长余辉材料，步骤1中采用Sm、K和Li共掺杂

有益效果：本发明所得稀土钐元素掺杂的微米红色长余辉材料有如下优点：

本发明技术所使用的长余辉材料基质为Ca

本发明产品还可以作为防伪材料使用。

附图说明

图1为实施例1-5所制备微米红色长余辉材料的XRD图谱，各角度衍射峰强度高，表明结晶性好，形成了良好的单相；

图2为实施例1-5所制备微米红色长余辉材料的激发发射图；

图3为实施例2、4、5所制备微米红色长余辉材料的余辉衰减曲线，余辉衰减时间在6小时左右；

图4为实施例1-5所制备微米红色长余辉材料的扫描图，没有明显团聚，分散均匀，粒径分布均匀；

图5为实施例5所制备微米红色长余辉材料的粒径分布数据，粒径分布在2-7μm。

图6为对照例1所制备红色长余辉材料的扫描图。

图7为对照例2所制备红色长余辉材料的扫描图。

图8为对照例3所制备红色长余辉材料的扫描图。

具体实施方式

当制备本发明所述余辉材料时，采用Sm、K和Li共掺杂的方法，先通过溶胶凝胶法制备前驱体，然后在低温下烧结制备红色余辉材料，所使用原料如上述但不局限于上述原料，采用的烧结温度为850℃但是不局限于此温度。具有相关研究背景的科研人员在本专利所述实验条件基础上进行的变动，均在本专利权利范围之内。

以下从具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

称取Ca(NO

实施例2

称取Ca(NO

实施例3

称取Ca(NO

实施例4

称取Ca(NO

实施例5

称取Ca(NO

对照例1、参考实施例5，无硝酸钾(KNO

对照例2.参考实施例5，无硝酸锂(LiNO

对照例3.参考实施例5，Sm(NO

对照例4.参考实施例5，柠檬酸的加入量为Ca(NO

对照例5.参考实施例5，硼酸助熔剂的加入量为Ca(NO

对照例6.参考实施例5，硼酸助熔剂的加入量为Ca(NO

试验例：

分别取实施例1-5、对照例1-4所得产品20g，分别平铺于敞口的表面皿中，然后置于温度为30℃，相对湿度为65％的恒温恒湿箱中存放。第8月末取出，观察外观并测量余辉时间，结果记录于表1、表2。

余辉时间测量使用日立F-4600荧光分光光度计，250nm激发10min，580nm观察余辉情况。

表1

表1现象说明：本发明实施例所得产品在存放过程中不容易团聚，外观保持稳定状态。而对照例1-2产品无KNO

表2

表2数据说明：本发明实施例所得产品在存放过程中余辉时间稳定，基本没有变化。而对照例1-6产品有明显衰减，说明本发明技术方案获得了很好的技术效果，得到了余辉时间不随存放时间变化的长余辉材料。