專(zhuān)利名稱：?jiǎn)位|(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從二十世紀(jì)初開(kāi)始，人們開(kāi)始接觸到長(zhǎng)余輝材料。經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)后今天，綠色和藍(lán)色長(zhǎng)余輝材料的性能已經(jīng)達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平。迄今為止，具備實(shí)用價(jià)值的白色長(zhǎng)余輝材料產(chǎn)品一直缺乏。一般而言，把能夠發(fā)出紅、藍(lán)和綠色三種顏色的材料，或者把能夠發(fā)射藍(lán)色和橙黃色的材料混在一起能夠得到白光。但是，這樣的幾種不同組成的材料的混合往往不容易均勻，并且，紅色長(zhǎng)余輝材料也還沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用。從技術(shù)上，在單一基質(zhì)材料上能夠同時(shí)發(fā)出紅、藍(lán)、綠的光，或者能同時(shí)發(fā)出藍(lán)和橙黃色的光，也可以直接合成白光。
在單一基質(zhì)上摻稀土后能夠發(fā)射白光的材料只有為數(shù)很少的幾種，例如，摻鏑離子的鋁酸鈣，化學(xué)式為CaAl2O4:Dy3+(Applied PhysicsLetters，86，191111，2005)；摻鏑離子的硅酸鍶，化學(xué)式為Sr2SiO4:Dy3+(Chemistry Letters，Vol.34，No.4，2005)以及化學(xué)式為SrSiO3:Dy3+(Journal of Solid State Chemistry，179，2006，266-269)。這幾種白色長(zhǎng)余輝材料無(wú)論在品種上，還是在余輝時(shí)間和亮度方面還不能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。因此，需要繼續(xù)尋找具備白色長(zhǎng)余輝特征的材料的品種，確定合理的組成，完善制備條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的摻鏑離子的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料的組成和制備方法。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，公開(kāi)了一種單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料，其特征在于所說(shuō)材料的化學(xué)式為M3-aSiO5:aDy3+；其中堿土金屬離子M為Ca，Sr，Ba中的一種；a為原子摩爾數(shù)，其數(shù)值范圍為0.03≤a≤0.15。
本發(fā)明還公開(kāi)了制備上述單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料的制備方法，其特征在于按照化學(xué)式中的計(jì)量比稱取各個(gè)化學(xué)成分對(duì)應(yīng)的的原料，在球磨罐中混勻后裝入剛玉坩鍋中，然后送入高溫管式爐中在1250-1350℃下灼燒5-8小時(shí)，隨爐體自然降溫至室溫，得到雙峰發(fā)射的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料。
本發(fā)明余輝材料的成分與已經(jīng)報(bào)道的白光余輝材料的化學(xué)式及成分不同，本發(fā)明的余輝材料的發(fā)射波長(zhǎng)為482nm，492nm和575nm。在最佳激發(fā)波長(zhǎng)353nm激發(fā)下，具有較強(qiáng)的雙峰發(fā)射，可見(jiàn)光波段也可激發(fā)該材料。由于雙峰發(fā)射來(lái)自于同一基質(zhì)中的一種發(fā)光中心離子，所以它們的衰減率幾乎相同。該白色長(zhǎng)余輝材料的原料來(lái)源豐富，價(jià)廉，沒(méi)有環(huán)境污染和輻射危害，可用于弱光照明和顯示技術(shù)領(lǐng)域。

圖1為353納米波長(zhǎng)光激發(fā)下的摻鏑離子的硅酸鈣的白光長(zhǎng)余輝材料的發(fā)射光譜；圖2為控制發(fā)射波長(zhǎng)分別為480納米和570納米時(shí)，摻鏑離子的硅酸鎂鍶白光長(zhǎng)余輝材料的激發(fā)光譜；圖3為352納米波長(zhǎng)的光激發(fā)下的摻鏑離子的硅酸鎂鋇白光長(zhǎng)余輝材料的發(fā)射光譜；圖4為控制發(fā)射波長(zhǎng)分別為490納米和576納米時(shí)，摻鏑離子的鋁酸鍶白光長(zhǎng)余輝材料的激發(fā)光譜。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明在制備單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料時(shí)，采用高溫固相法，即，按照化學(xué)式的成分種類(lèi)和計(jì)量比，稱量相應(yīng)的固體化合物原料；其中Dy3+為激活劑稀土氧化鏑，分子式為Dy2O3，純度為99.9-99.99％；堿土金屬離子Ca，Sr，Ba分別采用碳酸鈣，碳酸鍶，碳酸鋇，以及大小為20-40納米的二氧化硅；以這些原料充分混合后，放入高溫管式爐在1100℃-1500℃下灼燒，保溫5-8小時(shí)，自然冷卻，即得到單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料。原料的混合采用球磨法，混合時(shí)間6-12小時(shí)。高溫灼燒氣氛為空氣。
本發(fā)明也可以有其它摻鏑離子的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料，例如化學(xué)式為M2-bMgSi2O7:bDy3+，，堿土金屬離子M為Ca，Sr，Ba中的一種，化學(xué)式中的b為原子摩爾數(shù)，其數(shù)值范圍為0.02≤b≤0.1。
化學(xué)式為為M3-cMgSi2O8:cDy3+，堿土金屬離子M為Ca，Sr，Ba中的一種，化學(xué)式中的c為原子摩爾數(shù)，其數(shù)值范圍為0.02≤c≤0.15。
化學(xué)式為M5-dAl2O8:dDy3+，堿土金屬離子M為Ca，Sr，Ba中的一種，化學(xué)式中的d為原子摩爾數(shù)，其數(shù)值范圍為0.05≤d≤0.30。
下面的實(shí)例是為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的工藝過(guò)程特征而非限制本發(fā)明。
實(shí)例1按照化學(xué)式M3-aSiO5:aDy3+，取M＝Ca，a＝0.15。稱取分析純的CaCO310.009g，納米SiO22.0629g，純度為99.95％的Dy2O30.373g。把這幾種原料使用濕磨法，將原料一起放于瑪瑙研缽球磨罐中，加入100毫升無(wú)水乙醇，再加入瑪瑙球，球磨充分混合180分鐘勻后；混合后的原料，裝入剛玉坩鍋中，置于高溫管式爐內(nèi)，加熱到1100℃，保溫120分鐘，隨著爐體自然降溫。再一次加熱到1300℃，保溫180分鐘，隨著爐體自然降溫。取出樣品得到體色為白色的白色長(zhǎng)余輝材料。圖1為353納米波長(zhǎng)光激發(fā)下的摻鏑離子的硅酸鈣的白光長(zhǎng)余輝材料的發(fā)射光譜。
實(shí)例2按照化學(xué)式M2-bMgSi2O7:bDy3+，取M＝Sr，b＝0.06。稱取分析純的SrCO310.009g，MgCO310.009g，納米SiO22.0629g，純度為99.95％的Dy2O30.373g。把這幾種原料使用濕磨法，將原料一起放于瑪瑙研缽球磨罐中，加入200毫升無(wú)水乙醇，再加入瑪瑙球，球磨充分混合240分鐘勻后；混合后的原料，裝入剛玉坩鍋中，置于高溫管式爐內(nèi)，加熱到1000℃，保溫180分鐘，隨著爐體自然降溫。再一次加熱到1300℃，保溫180分鐘，隨著爐體自然降溫。取出樣品得到體色為白色的白色長(zhǎng)余輝材料。圖2為控制發(fā)射波長(zhǎng)分別為480納米和570納米時(shí)，摻鏑離子的硅酸鎂鋇白光長(zhǎng)余輝材料的激發(fā)光譜。
實(shí)例3按照化學(xué)式M3-cMgSi2O8:cDy3+，取M＝Ba，c＝0.10。稱取分析純的BaCO310.009g，MgCO310.009g，納米SiO22.0629g，純度為99.95％的Dy2O30.373g。把這幾種原料使用濕磨法，將原料一起放于瑪瑙研缽球磨罐中，加入150毫升無(wú)水乙醇，再加入瑪瑙球，球磨充分混合360分鐘；混合后的原料，裝入剛玉坩鍋中，置于高溫管式爐內(nèi)，加熱到1000℃，保溫150分鐘，隨著爐體自然降溫。再一次加熱到1250℃，保溫240分鐘，隨著爐體自然降溫。取出樣品得到體色為白色的白色長(zhǎng)余輝材料。圖3為352納米波長(zhǎng)的光激發(fā)下的摻鏑離子的硅酸鎂鋇白光長(zhǎng)余輝材料的發(fā)射光譜。
實(shí)例4
按照化學(xué)式M5-dAl2O8:dDy3+，取M＝Sr，d＝0.20。稱取分析純的SrCO310.009g，納米Al2O32.0629g，純度為99.99％的Dy2O30.373g。把這幾種原料使用濕磨法，將原料一起放于瑪瑙研缽球磨罐中，加入100毫升無(wú)水乙醇，再加入瑪瑙球，球磨充分混合180分鐘；混合后的原料，裝入剛玉坩鍋中，置于高溫管式爐內(nèi)，加熱到1000℃，保溫180分鐘，隨著爐體自然降溫。再一次加熱到1200℃，保溫240分鐘，隨著爐體自然降溫。取出樣品得到體色為白色的白色長(zhǎng)余輝材料。圖4為控制發(fā)射波長(zhǎng)分別為490納米和576納米時(shí)，摻鏑離子的鋁酸鍶白光長(zhǎng)余輝材料的激發(fā)光譜。
權(quán)利要求
1.一種單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料，其特征在于所說(shuō)材料的化學(xué)式為M3-aSiO5:aDy3+；其中堿土金屬離子M為Ca，Sr，Ba中的一種；a為原子摩爾數(shù)，其數(shù)值范圍為0.03≤a≤0.15。
2.按照權(quán)利要求1所述的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料，其特征在于所述Dy3+為激活劑稀土氧化鏑，分子式為Dy2O3，純度為99.9-99.99％。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料，其特征在于各化學(xué)成分原料分別采用碳酸鈣，碳酸鍶，碳酸鋇，以及大小為20-40納米的二氧化硅。
4.一種權(quán)利要求1所述的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料的制備方法，其特征在于按照化學(xué)式中的計(jì)量比稱取各個(gè)化學(xué)成分對(duì)應(yīng)的的原料，在球磨罐中混勻后裝入剛玉坩鍋中，然后送入高溫管式爐中在1250-1350℃下灼燒5-8小時(shí)，隨爐體自然降溫至室溫，得到雙峰發(fā)射的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料。
5.按照權(quán)利要求4所述的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料的制備方法，其特征在于所述原料的混合采用球磨法，混合時(shí)間6-12小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料的制備方法，其特征在于，所述的高溫灼燒氣氛為空氣。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料領(lǐng)域。單基質(zhì)白色長(zhǎng)余輝材料的化學(xué)式分別是M
文檔編號(hào)C09K11/59GK1974710SQ20061013033
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者王達(dá)健, 張紅梅 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)