專利名稱：一種超細(xì)稀土硅酸鎂鍶發(fā)光粉體及其制備技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料制備領(lǐng)域，具體地說是一種超細(xì)(< 5μπι)稀土硅酸鎂鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體及其制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)余輝發(fā)光材料俗稱夜光粉，該材料經(jīng)特定波長(zhǎng)的光(如紫外線或可見光等)激發(fā)后，能夠在黑暗環(huán)境中持久發(fā)光。由于它們的蓄能發(fā)光行為，可用于制作發(fā)光涂料、發(fā)光塑料、發(fā)光纖維、發(fā)光紙等，在建筑裝演、軍事設(shè)施、交通運(yùn)輸、消防應(yīng)急等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前使用的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要有三大類一類是傳統(tǒng)的硫化物系列長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，一類是鋁酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，第三類是硅酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。與傳統(tǒng)的硫化物長(zhǎng)余輝材料相比，鋁酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料具有余輝亮度高，余輝長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)人體 健康及環(huán)境都不會(huì)產(chǎn)生危害。但這類材料耐水性較差，需在顆粒表面進(jìn)行物理化學(xué)修飾，以提高其穩(wěn)定性。針對(duì)鋁酸鹽體系材料的這些缺點(diǎn)，研究人員開展了硅酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究，該類發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水溶性和熱穩(wěn)定性，價(jià)格便宜，成本低，且激發(fā)光范圍寬，覆蓋了從紫外到可見光區(qū)域，余輝呈現(xiàn)從藍(lán)光到黃光連續(xù)變化的多種顏色發(fā)光。目前長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備主要是通過高溫固相反應(yīng)進(jìn)行，即將化學(xué)純?cè)匣旌暇鶆蚝?，在高溫窯爐中還原氣氛下鍛燒，然后再經(jīng)過細(xì)磨后獲得發(fā)光粉。通過上述工藝獲得的發(fā)光粉顆粒較粗，一般在IOym以上，且燒結(jié)溫度高、燒結(jié)后形成的塊體硬度大，大力研磨對(duì)粉體的發(fā)光性能造成比較大的損害。由于粒徑相對(duì)較大，在一些對(duì)細(xì)度要求較高的場(chǎng)合不能使用，極大地限制了硅酸鹽發(fā)光材料的應(yīng)用及發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述背景技術(shù)中的不足，在保證發(fā)光材料余輝性能的前提下，采用溶膠-凝膠技術(shù)和高溫煅燒制備出顆粒粒徑小于5 μ m的超細(xì)稀土硅酸鎂鍶發(fā)光粉體，該粉體具有粒徑小、粒徑分布窄、發(fā)光量子效率高、余輝壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。發(fā)光材料是以硅酸鎂鍶(Sr2MgSi2O7)為基質(zhì)晶相，Eu2+、Dy3+稀土離子作為激活劑(發(fā)光中心)，通過溶膠-凝膠技術(shù)制備出稀土硅酸鎂鍶前驅(qū)體和干凝膠，然后通過高溫焙燒獲得稀土硅酸鎂鍶發(fā)光材料，通過研磨最終得到粒徑小于5 μ m的超細(xì)發(fā)光粉體。其化學(xué)組成式為Sr2_x_yMgSi207:Eu2+x，Dy3+y，B3+z,組成成分的加入比例為Eu2+的加入量相當(dāng)于Sr2+的I 4mol%,Dy3+的加入量相當(dāng)于Sr2+的I 4mol%,B3+的加入量相當(dāng)于Sr2+的5 20mol%以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，具體步驟如下(I)按照上述化學(xué)組成準(zhǔn)確稱量硝酸鍶、六水硝酸鎂、硼酸、氧化銪及氧化鏑，然后將硝酸鍶、六水硝酸鎂及硼酸溶于適量去離子水中，將氧化銪、氧化鏑溶于一定濃度的硝酸溶液中，再將上述兩種溶液混合，得到硝酸鹽溶液；
(2)按照化學(xué)組成量取一定體積的正硅酸乙酯，并將其溶于適量的無水乙醇中，將得到的溶液與步驟一所得硝酸鹽溶液混合，并置于恒溫磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌；(3)使用濃硝酸調(diào)節(jié)溶液pH值為I，設(shè)置恒溫磁力攪拌器的溫度為50 80°C，使正硅酸乙酯不斷水解縮合，水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎承匀苣z，并最終轉(zhuǎn)變成粘稠狀凝膠。將得到的凝膠置于80 120°C恒溫干燥箱中進(jìn)行干燥，得到白色粉末狀干凝膠；(4)將干凝膠在弱還原氣氛下于1000 1150°C高溫爐中進(jìn)行二次燒結(jié)3 6小時(shí)，取出冷卻后，研磨過篩即可得到粒徑小于5 μ m的超細(xì)稀土硅酸鎂鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體。本發(fā)明的超細(xì)稀土硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其晶體結(jié)構(gòu)為四方晶系的鎂黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)，化學(xué)組成為Sr2MgSi2O7:Eu2+，Dy3+，經(jīng)紫外和可見光I IOmin的照射，可發(fā)出波長(zhǎng)為470nm的藍(lán)色可見光，余輝壽命達(dá)5小時(shí)以上。該超細(xì)粉體具有良好的分散性與均勻性(粒徑分布窄)，可摻入油墨、油漆中，通過絲網(wǎng)印刷或者噴繪的方法形成具有一定發(fā)光效果的 印刷品、燈箱廣告畫等，也可以在紡絲過程中加入形成夜光紗線并制成各種裝飾用品等，這些產(chǎn)品經(jīng)自然光或者日光燈照射激發(fā)后，在黑暗環(huán)境中產(chǎn)生藍(lán)色余輝效應(yīng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施方式。實(shí)施方式一按摩爾百分比稱量4.106g Sr (NO3)2, 2. 564g Mg (NO3) 2 ·6Η20，0· 062g H3BO3,0. 018gEu2O3,0. 037g Dy2O3,4. 167g (C2H5O) 4Si。將 Sr (NO3)2, Mg (NO3) 2 · 6H20, H3BO3 溶于 30ml 去離子水中；將Eu2O3, Dy2O3溶于30ml HNO3溶液；將(C2H5O)4Si溶于25ml無水乙醇中。將上述三種溶液混合，控制加水量使溶液總體積在IOOml左右，向溶液中加入水解催化劑HNO3調(diào)節(jié)溶液PH值為I，然后將溶液置于恒溫磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，設(shè)置攪拌溫度為80°C，使其充分混合均勻并發(fā)生水解縮合反應(yīng)。待溶液水分蒸發(fā)形成粘稠狀濕凝膠后，將其放入80°C恒溫干燥箱中進(jìn)行烘干，得到結(jié)構(gòu)松散的白色粉末狀干凝膠。將得到的干凝膠放入剛玉舟中，置于高溫爐中在1050°C還原氣氛下灼燒3h，即得到Sr2MgSi2O7 = Eu2+, Dy3+藍(lán)色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。實(shí)施方式二按摩爾百分比稱量4.106g Sr (NO3)2, 2. 564g Mg (NO3) 2 ·6Η20，0· 093g H3BO3,0. 035gEu2O3,0. 075g Dy2O3,4. 167g (C2H5O) 4Si。將 Sr (NO3)2, Mg (NO3) 2 · 6H20, H3BO3 溶于 30ml 去離子水中；將Eu2O3, Dy2O3溶于30ml HNO3溶液；將(C2H5O)4Si溶于25ml無水乙醇中。將上述三種溶液混合，控制加水量使溶液總體積在120ml左右，向溶液中加入水解催化劑HNO3調(diào)節(jié)溶液PH值為I，然后將溶液置于恒溫磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，設(shè)置攪拌溫度為80°C，使其充分混合均勻并發(fā)生水解縮合反應(yīng)。待溶液水分蒸發(fā)形成粘稠狀濕凝膠后，將其放入100°C恒溫干燥箱中進(jìn)行烘干，得到結(jié)構(gòu)松散的白色粉末狀干凝膠。將得到的干凝膠放入剛玉舟中，置于高溫爐中在1100°C還原氣氛下灼燒4h，即得到Sr2MgSi2O7 = Eu2+, Dy3+藍(lán)色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。實(shí)施方式三按摩爾百分比稱量4.106g Sr (NO3)2, 2. 564g Mg (NO3) 2 ·6Η20，0· 124g H3BO3,0. 070gEu2O3,0. 075g Dy2O3,4. 167g (C2H5O) 4Si。將 Sr (NO3)2, Mg (NO3) 2 · 6H20, H3BO3 溶于 30ml 去離子水中；將Eu2O3, Dy2O3溶于30ml HNO3溶液；將(C2H5O)4Si溶于25ml無水乙醇中。將上述三種溶液混合，控制加水量使溶液總體積在150ml左右，向溶液中加入水解催化劑HN03調(diào)節(jié)溶液PH值為I，然后將溶液置于恒溫磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，設(shè)置攪拌溫度為80°C，使其充分混合均勻并發(fā)生水解縮合反應(yīng)。待溶液水分蒸發(fā)形成粘稠狀濕凝膠后，將其放入120°C 恒溫干燥箱中進(jìn)行烘干，得到結(jié)構(gòu)松散的白色粉末狀干凝膠。將得到的干凝膠放入剛玉舟中，置于高溫爐中在1150°C還原氣氛下灼燒6h，即得到Sr2MgSi2O7 = Eu2+, Dy3+藍(lán)色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)稀土硅酸鎂鍶發(fā)光粉體，其特征在于該發(fā)光粉體以Sr2MgSi2O7為基質(zhì)，Eu2+、Dy3+稀土離子為激活劑，晶體結(jié)構(gòu)為四方晶系的鎂黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)，粉體粒徑小于5 ym，經(jīng)紫外或可見光照射I 10分鐘，可發(fā)出波長(zhǎng)為470nm附近的藍(lán)色可見光，余輝壽命達(dá)5小時(shí)以上。該發(fā)光粉體無毒無害、無放射污染，對(duì)人體和環(huán)境無任何不良影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超細(xì)稀土硅酸鎂鍶發(fā)光粉體的制備方法，其特征在于 (1)主要原料及用量硝酸鍶、六水硝酸鎂、硼酸、正硅酸乙酯、氧化銪、氧化鏑，按組成式SiwyMgSi2O7:Eu2+x，Dy3；, B3；計(jì)算配置各組分的用量，其中Eu2+的加入量相當(dāng)于Sr2+的I 411101%, Dy3+的加入量相當(dāng)于Sr2+的I 411101%, B3+的加入量相當(dāng)于Sr2+的5 20mol% ； (2)按照上述化學(xué)組成準(zhǔn)確稱取各組分，然后將硝酸鍶、六水硝酸鎂及硼酸溶于適量去離子水中，將氧化銪、氧化鏑溶于一定濃度的硝酸溶液中，再將上述兩種溶液混合，得到硝酸鹽溶液。將正硅酸乙酯溶于適量的無水乙醇中，所得溶液與硝酸鹽溶液混合，使用濃硝酸 調(diào)節(jié)溶液PH值為1，置于溫度為50 80°C恒溫磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，直至水分蒸發(fā)至溶液變?yōu)檎承匀苣z，并最終轉(zhuǎn)變成粘稠狀凝膠，將得到的凝膠置于80 120°C恒溫干燥箱中進(jìn)行干燥，得到白色粉末狀干凝膠； (3)將干凝膠在弱還原氣氛下于1000 1150°C高溫爐中進(jìn)行燒結(jié)3 6小時(shí)，冷卻后研磨過篩，即得到粒徑小于5 u m的超細(xì)稀土硅酸鎂鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超細(xì)稀土硅酸鎂鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光粉體及其制備技術(shù)。其特征是該發(fā)光粉體以Sr2MgSi2O7為基質(zhì)，Eu2+、Dy3+稀土離子為激活劑，晶體結(jié)構(gòu)為四方晶系的鎂黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)，粉體粒徑小于5μm，經(jīng)紫外或可見光照射1～10分鐘，可發(fā)出波長(zhǎng)為470nm附近的藍(lán)色可見光，余輝壽命達(dá)5小時(shí)以上。該發(fā)光粉體無毒無害、無放射污染，對(duì)人體和環(huán)境無任何不良影響。該超細(xì)發(fā)光粉體的主要制備過程為，通過溶膠-凝膠技術(shù)制備出稀土硅酸鎂鍶前驅(qū)體和干凝膠，然后通過高溫焙燒獲得稀土硅酸鎂鍶發(fā)光材料，粉碎研磨后得到粒徑小于5μm的超細(xì)發(fā)光粉體。
文檔編號(hào)C09K11/59GK102965103SQ20121052407
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者羅軍, 高大海, 張開硯 申請(qǐng)人:江南大學(xué)