[发明专利]一种发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料及其制备，更确切的说涉及在紫外光和X射线激发下有强的蓝光发射的发光材料及其制备方法。

背景技术

能将高能电离辐射能转换成光辐射能的发光材料叫做闪烁发光材料。X 射线是常用电离辐射之一。闪烁发光材料被大量地应用于高能物理、核物理、核医学成像、探矿、安全监控、工业无损探测等领域。

通常，一种性能优异的闪烁发光材料需要满足多方面的要求，主要包括快衰减、高光产额、高稳定性和低成本等。虽然人们对闪烁发光材料的研究已经有了一百多年的历史，但至今没有找到性能非常满意的全能闪烁发光材料。传统的商用无机闪烁发光材料难以满足当前技术的需要。例如CaWO₄、NaI:Tl⁺、Bi₄Ge₃O₁₂ 等，虽然有较高的光产额(> 10⁴ 光子/MeV)，但衰减时间比较长(> 200 ns)；BaF₂、CsI、CeF₃ 等，虽然衰减时间较短(≤ 30 ns)，但光产额较低(几千光子/MeV)。具有较短的衰减时间和较高的光产额的性能相对较好的闪烁发光材料数量比较少。然而，随着高能物理和核医学的迅速发展，人们对快衰减、高密度、高效率的新型无机闪烁发光材料的需求迅速增加。因此，发展新的性能好的闪烁发光材料是一个很有应用前景的研究课题。

闪烁发光材料的发光机理与普通的光致发光材料的发光机理不同。X射线的能量高，激发密度大，在X射线激发下，物质发光要经历三个过程：X射线吸收的复杂能量转换过程、能量传递过程以及发光中心发光过程。各种激发方式下的发光的最后过程本质上都是发光中心发光过程。因此，各种激发方式下的发光光谱基本形状是相同的。

现有技术中一种获得具有期盼的高性能闪烁发光材料的途径是从掺杂Ce³⁺作为激活剂的化合物中找寻。最近，H. Jing等人(H. Jing, et al, J. Mater. Chem., 2012, 22:13612)以本发明所涉及的一种化合物Ba₂YB₂O₆Cl作为基质掺杂Ce³⁺来研究其光致发光性质，Z. Xia和H. Jing等人也分别报道了该化合物中掺杂Eu²⁺ (Z. Xia, et al, Inorg. Chem. 2011, 50:10134)和Eu³⁺ (H. Jing, et al, ECS J. Solid State Sci. Technology, 2013, 2:1)的光致发光行为，但都没有报道这些材料在X射线激发下的发光行为。本发明和上述报道明显不同的是：在该发明制备工艺下的发光材料，不需要故意加入格外的发光离子充当发光中心，在X射线和紫外光激发下获得强的蓝光发射。

发明内容

本发明的目的是提出一种可用作紫外光激发的发光材料和X射线激发的闪烁发光材料。

本发明的另一个目的在于提供上述发光材料的制备方法。

本发明所述发光材料的具体化学式为M₂YB₂O₆Cl，其中M为Ca、Ba和Sr这组元素中的一种或元素的混合物中选择。

本发明采用传统的高温固相法，首先将原料按化学式M₂YB₂O₆Cl中的化学计量比，准确称取原料Ca、Ba或Sr的氯化物，Ca、Ba或Sr的碳酸盐或它们的混合物，Y₂O₃和H₃BO₃ (过量5 mol%以弥补其挥发的损失)，所有原料研磨混合均匀放到刚玉坩埚中，然后置于马弗炉中高温煅烧，自然冷却，研磨后得到产物。

上述制备方法中，煅烧温度为900−1000 ^oC，煅烧时间为5−10小时。

本发明具有如下特点：(1)原料易得，成本较低，易于大量制备。(2)设备简单，操作安全、方便，条件容易控制；(3)紫外光和X射线激发下得到了明亮的蓝光发射。其所发出的荧光波长在340−390 nm范围内，最强发射峰为~363 nm。

附图说明

图1给出了实施例1提供的发光材料在紫外光激发下的发射谱。

具体实施例

实施例1