[发明专利]光致发光材料

说明书

技术领域

本发明涉及包含稀土金属活化、二价、卤素改性的铝酸盐的长时间衰 减光致发光材料以及制备这样的长时间衰减光致发光材料的方法。

背景技术

光致发光材料以许多形式存在，一些以磷光无机矿物的形式天然地存 在于地球上。其中，许多引起光致发光现象的特殊矿物在周期表中被称为 镧系元素。镧系元素属于通常称为稀土金属的一族。具有f-电子和部分填 充的d-能级的这些元素的独特的电子结构为产生具有长寿命的电子三重 态提供了极好的机会。这些能态转而引起磷光。当将非常少量的这些镧系 元素的化合物例如氧化物、卤化物、硝酸盐等与选择的无机化合物混合， 并且在控制的热和气氛条件下烧结时，产物可以是光致发光材料。在暴露 于辐射源时，这样的材料从辐射源吸收能量，并且在与短的暴露时间相比 时，长时间地以发光光子的形式发射这种能量。

德国的Honeywell助手Riedel De 是基于硫化锌的光致发光颜料 的早期开发者之一，所述光致发光颜料自20世纪早期以来已经在商业上 得到生产。

最近，已经使用了“掺杂”有作为活化剂的稀土金属例如铕和镝的其 它磷光晶体。例如，已经合成了掺杂有稀土金属的钙和锶的铝酸盐，以在 与硫化锌相比时更长时间地得到提高的照度。这些晶体中的稀土元素通常 被称为“活化剂”，因为它们的独特电子结构是磷光的来源。在工业和贸 易用语中有时称为“黑暗中的辉光”的颜料的这些物质越来越普遍地用于 家庭和工业环境中。

这样的材料已经被用于制备发光溶剂基油漆、由塑料模塑和挤出的制 品、陶瓷釉以及许多其它的产品。然而，将大多数长时间衰减的光致发光 材料掺合到其它材料中提出了许多有时不能克服的挑战，因为晶体是磨蚀 性的，并且可能损伤机器。例如，铝酸盐可以在水中形成硬质的胶结块， 从而使得难以用于水基配方。

需要制备一种改进的光致发光材料，所述光致发光材料具有持久的余 辉特性，并且可以掺合到其它材料中。还需要的是，光致发光材料一旦被 掺合到配方或最终产品中，就保持它的稳定性，特别是在水中的稳定性。

发明概述

在本发明的第一方面中，提供了一种包含卤素取代的碱土金属铝酸盐、 掺杂有至少一种稀土元素活化剂的光致发光材料。

在一个实施方案中，本发明提供了一种包含下列组合物的光致发光材 料：

xMO.(1-x)MX₂.yAl₂O₃:aR1，bR2     (1)

其中，M是选自由Sr、Ca、Mg和Ba组成的组的一种或多种的碱土 金属；

X是选自由F、Cl、Br和I组成的组的一种或多种的卤素；

R1和R2是选自由Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、 Er、Tm、Yb和Lu组成的组的一种或多种的稀土元素活化剂；并且

变量x、y、a和b是：

0<x<1.0

1≤y≤10

0<a<0.05

0≤b<0.05

在另一个方面中，本发明提供了一种制备如上所述的光致发光材料的 方法。该方法包括下列步骤：提供碱土金属铝酸盐；用卤化物离子取代氧 阴离子；和在卤化物取代之前或之后，用至少一种稀土元素活化剂掺杂。

在再一个方面中，本发明提供了所述长时间衰减光致发光材料在长时 间余辉产品中的用途。

发明详述

在本发明的第一方面中，提供了一种包含卤素取代的碱土金属铝酸盐 的组合物、掺杂有至少一种稀土金属活化剂的光致发光材料。

在一个实施方案中，本发明提供了一种包含下列组合物的光致发光材 料：

xMO.(1-x)MX₂.yAl₂O₃:aR1，bR2     (1)

其中，M是选自由Sr、Ca、Mg和Ba组成的组的一种或多种的碱土 金属；

X是选自由F、Cl、Br和I组成的组的一种或多种的卤素；

R1和R2是选自由Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、 Er、Tm、Yb和Lu组成的组的一种或多种的稀土元素活化剂；并且

变量x、y、a和b是：