[发明专利]高亮度超长红色长余辉发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种长余辉发光材料，特别是一种高亮度超长红色长余辉发光材料，本发明还涉及该长余辉材料的制备方法。

背景技术

长余辉材料，是能够存储外界光辐照的能量，在激发停止后，在一定温度(一般是室温)下以发光的形式缓慢释放能量，发光在较长时间内(数分钟至数小时)内人眼可见(亮度>0.32mcd/m²)的材料。其主要用途是弱光环境下的指示照明，如可用于紧急出口标志、消防通道、器具标志、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、高能射线探测等应用领域。现有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，其中蓝色和黄绿色材料的发光亮度和余辉时间等发光性能已达到实用的要求；但红色长余辉材料一直处于研发阶段，尚未达到实用水平。因此，寻找和合成具有优良发光性能的红色长余辉发光材料成为热点的研究课题。目前主要有如下几种基质的红色长余辉材料：硫化物、硫氧化物、钛酸盐、硅酸盐以及铝酸盐等。常用的制备方法有：高温固相合成法、溶胶-凝胶法以及微波合成法等，其中以高温固相合成法最为常用。

在硫化物体系中，CaS : Eu²⁺，M是目前研究最多的一种红色长余辉材料，其中Eu²⁺为激活剂，M为共激活剂。在CaS系列的基础上，通过改变基质组成，可获得(Ca, Sr)S、(Ca, Mg)S 等体系的长余辉材料，余辉时间最长可达6h，但与实用要求仍有差距。这类材料的缺点是化学稳定性差、易潮解，可通过SiO₂包覆以增强其抗水性能。其中SrS基质的制备工艺一般有三种：①在高温下由C，Co或H还原硫酸锶；②高温下由Sr或SrCO₃在H₂S气氛中反应得到SrS；③由Sr(OH)₂和S在高温下反应得到SrS。硫氧化物体系中Y₂O₂S : Eu³⁺最先被研究，此后基质材料逐步拓展到(Y, Gd)₂O₂S、Gd₂O₂S以及La₂O₂S等。该材料的余辉亮度已接近实际应用的要求，但其原料的选择、硫粉的添加形式、焙烧温度以及样品的后处理等制备工艺条件仍需完善；特别是其原材料成本较高，阻碍了其进一步应用。钛酸盐体系中CaTiO₃ : Pr³⁺红色长余辉材料是研究的热点，CaTiO₃基质化学性能稳定、耐候性好、发光颜色纯正。但这一体系最大缺点是发光亮度不够，且余辉时间未达应用要求，在可见光区的激发强度也有待提高。硅酸盐体系中有CdSiO₃ : Sm³⁺和MgSiO₃ : Mn²⁺, Eu²⁺, Dy³⁺等红色长余辉材料，它们具有良好的化学稳定性和热稳定性，但缺点是余辉时间短、亮度低，不满足实用要求。铝酸盐体系中Sr₃Al₂O₆ : Eu²⁺, Dy³⁺为红色长余辉材料，其发光亮度和余辉时间均不够，抗水性也差。总体来说，现有的红色长余辉材料各有优缺点，但均未完全达到实际应用的要求，需要进一步研究或开发新的基质材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有红色长余辉材料初始亮度不高和余辉时间不长的不足，提供一种高亮度超长红色长余辉发光材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了前述高亮度超长红色长余辉发光材料的一种制备方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是高亮度超长红色长余辉发光材料，其特点是：该材料为粉末状，其结构式如下：SrS: Eu_x²⁺, Pr_y³⁺, 其中：x=0.00005～0.001, y=0.001～0.02。