[发明专利]长余辉转光剂及其制备方法和长余辉转光膜及其制备方法

说明书

本发明属于转光剂和转光膜领域。长余辉转光剂，化学组成通式为：SrAl₂O_4‑3x/2N_x:Eu²⁺，RE³⁺，其中Re³⁺是Dy³⁺、Nd³⁺、La³⁺、Ho³⁺、Pr³⁺、Er³⁺稀土元素中的一种或几种的组合，x的取值范围为2/3≤x≤2。该长余辉转光剂的优点是长余辉转光剂能够充分吸收太阳光中的紫光和近紫外光，通过创造性地引入N^3‑离子，重新构造发光中心周围的晶体场环境，使发射波长红移至红光区域。

技术领域

本发明属于转光剂和转光膜领域，特别是涉及一种长余辉转光剂和长余辉转光膜。

背景技术

光照是植物生长发育的重要生态因子，对植物的健康生长具有重大影响。但是，由于地球自转的原因，我们的地球存在白天和黑夜，尤其是对于纬度较高的地区，植物的光照时间短，直接导致植物生长速度缓慢。为了改善这一自然条件的限制，我们可以通过人为地延长光照时间的方法来进行改进。长余辉材料是一种非常友好的发光材料，它能够在白天吸收太阳光能量，当太阳下山进入夜晚之后，它还能够持续发光，促进植物的生长。在众多长余辉材料中，最具代表性而且性能最好的是铝酸盐基长余辉发光材料，比如稀土离子掺杂的MAl₂O₄:Eu²⁺，RE³⁺，其中，M是碱土金属元素，Eu²⁺是发光中心，RE是稀土元素且会导致缺陷能级的形成，从而形成长余辉。在该类荧光粉中，不同的M会使得Eu²⁺所处的晶体场强度发生明显的变化，从而产生不同的发光和余辉颜色。但是，该类荧光粉通常只发射蓝绿色长余辉，例如，用不同方法合成的CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺,La³⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺和BaAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺发射光谱的峰值一般约为438-445nm、512-530nm、495-500nm。除此以外，在铝酸盐基发光材料中4SrO·7Al₂O₃:Eu²⁺,Dy³⁺和2SrO·3Al₂O₃:Eu²⁺,Dy³⁺等也具有优良的蓝绿色长余辉发光。然而植物更需要的是红光成分，因此，现有的材料不太适合植物照明。

为了获得一种发射红光的长余辉材料，必须对现有荧光粉进行全新的设计与合成。对于长余辉发光材料而言，基质的选择是非常重要的，基质必须提供合适的晶体环境，即使对于同样的激活剂和敏化剂，也并不是所有的基质材料都能有长余辉发光现象。对于合适的基质材料，不同的激活剂及浓度和不同价态的激活离子对发光材料的性能影响也各不相同。另外，并不是所有的激活剂都能产生长余辉现象。一般来说，作为长余辉发光特性的激活剂离子主要是那些具有相对较低的4f-5d跃迁能量或具有很高电荷迁移带能量的稀土离子，如Eu²⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Ce³⁺、Tb³⁺、Pr³⁺等稀土离子。Eu²⁺在碱土铝酸盐体系中主要表现为d-f宽带跃迁发射，因而发射波长随基质组成和结构的变化而变化。Eu²⁺的发射波长主要集中在蓝绿色波段，有时也可以延伸到紫色和红色波段，但是此时的亮度和余辉都较弱。由于Eu²⁺在紫外区到可见区比较宽的波段内具有较强的吸收能力，所以通过改变基质材料和共掺杂剂等方法，可以使得Eu²⁺激活的材料在太阳光、日光灯或白炽灯等光源的激发下产生由紫色到红色的长余辉发光。