[发明专利]一种高余辉性能纳米红色长余辉发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高余辉性能纳米红色长余辉发光材料及其制备方法。 

背景技术

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、建筑装饰和方法美术等领域。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。目前，蓝绿色和黄绿色长余辉发光材料主要是稀土元素掺杂的铝酸盐和硅酸盐，其发光亮度和余辉时间等发光性能都已达到实际应用需要并实现工业化生产（《蓄光型发光材料及其制品》，肖志国，化学工业出版社，2005）。根据三基色原理，用发光亮度和余辉时间以及化学稳定性相近的绿粉、蓝粉、红粉可以配成任何所需要颜色的长余辉发光材料。作为三基色材料之一的红色长余辉发光材料其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。 

纳米材料具有分散性好，烧结温度低等特点，易于应用于油墨、陶瓷、涂料等方面。经文献检索发现，中国专利（公开号 CN 101486908A）中报道“一种红色长余辉发光材料及其制备方法”。它采用高温固相法，以Gd₂O₂S为基质，Eu³⁺为激活剂，适量掺杂TiO₂，或MgO与TiO₂共掺杂，或SiO₂与TiO₂共掺杂制备得到红色长余辉发光材料Gd₂O₂S:Eu，A，Ti(A=Mg，Si)。这种方法存在着不足之处，首先，煅烧温度高达1240℃~1280℃，条件苛刻能耗过大。其次，原料是以氧化物的形式机械碾磨混合，煅烧反应过程中很难保证激活剂和掺杂离子有效的进入到基质中形成合适的发光陷阱，而且原料中含有硫，煅烧的过程中会对环境造成污染。再次，制备的产物需要再次碾磨，尺寸较大，为微米级别，无法应用到纳米标记等领域。 

发明内容

本发明的目的是提供一种新的纯相且能发出高性能红光余辉、尺寸小、性状规则的纳米长余辉发光材料。 

本发明的另一目的是提供一种简单、效率高、成本低且有利于工业化生产的上述长余辉发光材料的制备方法。 

本发明通过以下技术方案实现上述目的： 

一种高余辉性能纳米红色长余辉发光材料，化学式为：Y₂O₂S:xEu³⁺, yMg²⁺，zTi⁴⁺，其中，x=0.01~ 0.08，y=0.01~ 0.06，z=0.01~ 0.06；Y为钇，O为氧，S为硫，Eu³⁺为铕离子，Mg²⁺为镁离子，Ti⁴⁺为钛离子。

所述高余辉性能纳米红色长余辉发光材料优选单晶纳米粒，且单晶纳米粒的粒径为300 ~ 400nm。 

上述高余辉性能纳米红色长余辉发光材料的制备方法，是采用醇热合成-煅烧两步法，具体步骤如下： 

(1) 量取0.005~ 0.02摩尔醋酸钇、0.0001~0.0006摩尔醋酸铕、0.00005 ~0.00045摩尔醋酸镁、0.00005~0.00045摩尔硫酸钛，0.02 ~ 0.08摩尔硫脲放于反应容器中，再向其中添加60 ~ 120毫升无水乙醇，超声分散之后搅拌溶解，将上述溶液置于密闭的反应釜中，于120℃ ~ 200℃保温6 ~ 18小时得到白色产物；

(2) 对冷却后的白色产物分别用去离子水和乙醇进行过滤洗涤，于50 ~ 80℃干燥6 ~ 8小时得到前躯体；

(3) 将前躯体于800 ~ 1100℃下的还原气氛中退火3 ~ 5 小时，制得红色长余辉发光材料。

上述高余辉性能纳米红色长余辉发光材料的制备方法中，所述醋酸钇优选为Y(CH₃COO)₃·nH₂O，其中n=3,4,5,或6；所述醋酸铕优选为Eu(CH₃COO)₃·nH₂O，其中n=3,4,5,或6。其他醋酸镁为Mg(CH₃COO)₂，硫酸钛为Ti(SO₄)₂，硫脲为CS(NH₂)₂，乙醇为CH₃CH₂OH。