[发明专利]一种红色高亮度长余辉发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以CaTiO₃:P³⁺为基体，对A位和B位金属离子进行替代，并采用稀土 敏化剂共掺杂来制备红色高亮度长余辉发光材料的方法，以及以此方法制备的红色高亮度 长余辉发光材料。

背景技术

高亮度长余辉发光材料是一种光致储能功能材料，广泛应用于弱光照明、应急指示、 建筑装饰和工艺美术等领域。近年来又逐渐拓展到信息存储、高能射线探测等领域，其相 关研究逐渐引起人们的重视。现有的可见光区的长余辉材料主要分为蓝色、黄绿色和红色 发光材料，其中蓝色和黄绿色发光材料以稀土元素掺杂的铝酸盐和硅酸盐材料为主，其发 光亮度和余辉时间等发光性能已达到实际应用的需要，并已实现工业化生产。而红色长余 辉材料一直处于研发阶段，主要原因是其亮度和余辉时间等性能指标与蓝色和黄绿色材料 存在较大差距，无法达到实际应用的要求。故寻找和合成红色高亮度长余辉发光材料的研 究一直是一个热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学稳定性好、余辉亮度高、余辉持续时间长的红色高亮 度长余辉发光材料体系，以及该材料的制备方法。

本发明的技术方案：

一种红色高亮度长余辉发光材料，其化学表达式为(Ca_1-xM_x)_1-a(Pr_1-zR_z)_a(Ti_1-yN_y)O₃， (0≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0≤z≤0.5，0.001≤a≤0.02)，其中，M表示A位替代离子，选自Ba²⁺、Sr²⁺、 Zn²⁺等元素中的一种；N表示B位替代离子，选自Zr⁴⁺、Al³⁺、Sn⁴⁺等元素中的一种；R表 示稀土敏化剂离子，选自Eu³⁺、Gd³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺等元素中的一种；x、y、z、a表示摩尔 百分含量，优选的0≤x≤0.04，0≤y≤0.05，0.002≤a≤0.004，且x、y、z不同时为零。

所述红色高亮度长余辉发光材料的发光亮度是CaTiO₃:Pr³⁺的1.5～5倍，余辉时间大于 45秒，优选的，大于3分钟。

所述红色高亮度长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按元素化学计量比称取原材料，

(2)将称好的原材料研磨，混匀，

(3)将研磨混匀后的原材料预烧，

(4)取出预烧后的样品，再次研磨后灼烧，再冷却到室温，

(5)粉碎后得到产品。

步骤(1)中所用原料Ba、Sr、Ca采用其碳酸盐原料，Ti、Sn、Zn、Zr，Al及稀土元素 采用其氧化物，将称好的原材料于玛瑙研钵中加入适量无水乙醇，充分研磨混合1小时以 上，优选的，步骤(1)中所用原料为CaCO₃、BaCO₃、Pr₆O₁₁、TiO₂、ZrO₂、Gd₂O₃、Nd₂O₃。

步骤(3)中，研磨混匀后的原材料装入坩埚中，在800～1000℃的大气环境下预烧2～6h， 优选的，在900℃的大气环境下预烧4h。

步骤(4)中，预烧后的样品，再次研磨后装入坩埚，在氧气氛围中升温至1300～1500℃， 灼烧3～8h，优选的，在氧气氛围中升温至1400℃，灼烧4h后，随炉自然冷却到室温。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)发光粉体材料制备方法简单，易操作；

(2)制备得到的发光材料具有较高的余辉亮度、较长的余辉发光时间、较好的耐热性和 耐水性，可广泛应用于各种器件；

(3)材料体系的原料Ca、Ba、Sr、Zn、Ti、Zr、Sn均为地球上的富含元素，属环境友 好型材料。

附图说明