一种固溶体型红色长余辉发光材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种固溶体型红色长余辉发光材料，其化学式是Ca2‑x‑ySrxSmySnO4,x为0.001～0.1,y为0.001～0.01。可以通过改变Sr的含量，制备得到系列固溶体型红色长余辉发光材料，可以实现在单一体系中，同时制备得到多种红色长余辉材料，系列长余辉材料通过高温固相法制备，其制备方法工艺简单、材料稳定性高，同时制备得到的系列固溶体型红色长余辉材料余辉发光强度高、余辉时间长，具有广泛的应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种固溶体型红色长余辉发光材料及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

在发光材料中存在着一种在停止外界光源的激发后,还能够持续发光一段时间的材料,我们称之为长余辉发光材料。长余辉材料在反复激发后仍然能够使用,并且多为无毒无害的无机非金属材料,所以在多个领域受到了持续的关注。长余辉材料最早使用于弱照明和夜间标志；随着长余辉材料研究的深入,也开始广泛的应用于辐射探测、光学存储介质、生物成像和医学领域。最早用于商用的余辉材料为硫化物,其也是研究时间最长的长余辉材料,但是由于其余辉时间较短并且化学稳定性差,易产生污染,现在较少使用。

长余辉材料是一种多功能储能材料，是一种当受到自然光或者紫外光照射时，可以存储能量，在激发源停止照射后，可以持续发光的材料。因为这种独特的光学特性，长余辉材料作为一种节能环保的材料，受到广泛关注，并在实际生活中广泛应用。长余辉材料最初应用的是ZnS和CaS，随后在1993年，铝酸盐长余辉的发现，取代了硫化物长余辉，开辟了长余辉材料应用的新纪元。随着经济社会的发展，目前对于长余辉材料的市场需求巨大。

当前，国内外的长余辉材料研究主要集中在新型材料的开发，尤其是红色长余辉材料的开发研究上。例如在申请公开号CN 101524189 B中制备的红色长余辉材料，具有制备工艺简单、余辉时间长的特点。在申请公开号CN 01138881.1中制备的新型红色长余辉材料具有合成温度低，余辉亮度高的特点。在申请公开号CN 102148858.4中制备的掺杂Eu离子的红色长余辉材料，具有超宽发射和余辉性能优异的特点。但是目前研究的红色长余辉材料都是以硫化物为主的单一材料，应用范围窄，容易被假冒伪造，且对环境不友好。开发系列红色长余辉材料，不但可以拓宽红色长余辉材料的种类，同时也具有更好的保密性能。

试验发现，Ca

发明内容

发明目的：解决Ca

申请人发现：通过离子取代可以实现多种固溶体的制备，在单一红色长余辉材料中，采用离子取代固溶体的制备方法，可以同时实现制备系列红色长余辉材料的可能性，Ca和Sr离子的离子半径相似，可以在高温固相法反应中实现固溶取代，最终制备固溶取代型红色长余辉材料。

本发明采用的技术方案是：

一种固溶体型红色长余辉发光材料，化学式为Ca

优选的，本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料，x为0.005至0.08的任意值。

优选的，本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料，y为0.005。

优选的，本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料，x和y分别在0.005≦x≦0.08，0.004≦y≦0.008范围内。

本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料，x取值为0.001到0.01时，使红色长余辉材料形成系列固溶体，可以实现一系列材料的制备。

本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料，y取值为0.005时，红色长余辉材料具有最佳的余辉发光强度、最优的余辉衰减时间。

当制备本发明所述红色发光材料时，采用Sm和Sr共掺杂的方法，可使制备的红色长余辉材料具有较好的结晶性、高的余辉发光强度和较长的余辉衰减时。

本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1.称量：以CaCO

步骤2.预烧结：在空气气氛马弗炉中，升温至800℃进行预烧结，保温时间6h；

步骤3.烧结：将上述所得的物料研磨，在空气气氛马弗炉中，升温至1200℃-1400℃进行烧结，保温6小时，降至室温研磨，即可制成固溶体型红色长余辉发光材料。

本发明所述制备方法，步骤1中采用Sr、Sm共掺杂，硼酸作为助熔剂降低材料合成温度。

本发明所述制备方法，步骤2中通过预烧结，提高材料结晶性。

优选的，本发明所述制备方法，步骤1中，加入以上4种物料混合物质量百分比为6.0％的硼酸(H

附图说明

图1为实施例1-5所制备红色长余辉材料的发射图谱，表明制备得到的红色长余辉材料呈现红色发光；

图2为实施例1-5所制备红色长余辉材料的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；实施例1样品XRD图谱同实施例2样品。

图3为实施例1-5所制备红色长余辉材料的XRD图谱45.4°-47°的数据，和标准卡片对比，衍射峰偏向低角度，表明形成固溶体；实施例1样品图谱同实施例2样品。

图4为实施例1-5所制备红色长余辉材料的余辉衰减曲线，表明材料具有优异的余辉性能；实施例1样品衰减曲线同实施例2样品。

图5为实施例1-5所制备红色长余辉材料的发射光谱，表明制备得到的红色长余辉材料呈现红色发光，实施例1样品发射光谱同实施例2样品。

图6为对照例1、2、3所制备红色长余辉材料的XRD，三个对照例均出现部分杂相。

图7为对照例1、2、3所制备红色长余辉材料的长余辉衰减曲线，三个对照例的余辉性能均出现下降。

有益效果：固溶体型红色长余辉发光材料，具有余辉发光强度高和余辉时间长且稳定的优点，同时可以实现系列红色长余辉材料的制备。本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料可以作为防伪材料使用。

本发明所述固溶体型红色长余辉发光材料有如下优点：

本发明专利技术所使用的红色长余辉基质为Ca

具体实施方式

以下从具体实施例进一步说明本发明，以下实施例所用原材料均为高纯化学材料。

实施例1

称取CaCO

实施例2

称取CaCO

实施例3

称取CaCO

实施例4

称取CaCO

实施例5

称取CaCO

对照例1.参照实施例3.

称取CaCO

对照例2.参照实施例3.

称取CaCO

对照例3.参照实施例3，无预烧结程序.

称取CaCO

试验例：

分别取实施例1-5、对照例1-3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，测量余辉时间，结果记录于表1。

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