[发明专利]一种长余辉发光材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型稀土长余辉发光材料，其化学通式为：R_{3‑x‑y‑z}Ba_xL_yM_zAl_{5‑a‑b‑x}N_aQ_bT_xO₁₂，x、y、z、a和b为摩尔系数，0＜x≤2，0.0005≤y≤0.05，0≤z≤2‑x，0.0001≤a≤0.05，1≤b≤4；其中，R为Y、Lu、Gd、La元素中的至少一种；L为Tb、Pr、Ce、Nd、Yb以及Eu元素中的至少一种；M为Mg、Ca、Sr元素中的至少一种；N为Cr、Ni、Fe、Cu、Co、Bi和Hf元素中的至少一种。Q为Sc和Ga元素中的一种或两种，T为Si和Ge元素中的一种或两种。本发明提供的长余辉发光材料在紫外光和蓝光区域都有较强的激发峰，被激发后都能发出很强的可见光，因此在弱光照明领域有很大的应用潜力。本发明的长余辉发光材料的制备工艺流程简单，制造成本低，容易产业化。

技术领域

本发明属于可见光激发用长余辉材料技术领域，公开了一种新型长余辉材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光材料俗称夜光材料，是指在激发光照射停止后仍能继续发光，并且能够持续一定时间的发光材料。由长余辉发光材料被激发后能够在黑暗环境中持续发光，因而可以应用在应急指示、弱光照明，装饰、陶瓷釉料、发光油墨、发光纤维、光电传感器以及国防军事等诸多领域。

硫化物系列的长余辉发光材料ZnS：Cu绿光，(CaSr)S：Bi蓝光，(ZnCd)S：Cu黄橙光)由于余辉亮度不高，余辉时间短，在空气中遇水易分解，已经逐渐被市场淘汰。

上世纪90年代，科研工作者开发出了稀土Eu²⁺和Dy³⁺共激活的碱土金属铝酸盐长余辉发光材料(MAl₂O₄基质，M为Mg、Ca、Sr以及Ba中的一种或者多种)，该材料发光亮度高、余辉时间长，是目前市场上发光性能最好的长余辉材料之一。然而这种长余辉材料的致命缺点就是耐水性差。为了克服耐水性差的缺点，该材料在使用中需要添加到防水的有机材料中，或者需要进行包膜处理。这样不但大幅度增加了材料制造成本，而且包膜过程不可避免的影响了该材料的发光性能。

为了弥补铝酸盐长余辉发光材料的不足，科研工作者又开发了稀土Eu²⁺和Dy³⁺共激活的碱土金属硅酸盐基质的稀土长余辉发光材料(M₂MgSi₂O₇基质，M为Ca和Sr中的一种或者多种)，该长余辉发光材料发光亮度高、余辉时间长，而且具有较好的耐水性能。然而，由于该体系的长余辉发光材料仍然是以Eu²⁺为激活剂，因此其抗高温氧化性能很差，很难应用于中高温氧化环境当中。

另外，不论是稀土Eu²⁺和Dy³⁺共激活的碱土金属铝酸盐基质((MAl₂O₄基质，M为Mg、Ca、Sr以及Ba中的一种或者多种))还是硅酸盐基质(M₂MgSi₂O₇基质，M为Ca和Sr中的一种或者多种)的稀土长余辉发光材料，其最佳激发光都处于紫外或近紫外光的区域。而近些年白光LED在照明领域的占有率越来大，将逐步成为照明领域的主流光源。目前主流的白光LED所发射的光谱中不含紫外光和近紫外光，因此，白光LED所发射的光对Eu²⁺和Dy³⁺共激活的碱土金属铝酸盐基质(MAl₂O₄基质，M为Mg、Ca、Sr以及Ba中的一种或者多种)以及硅酸盐基质(M₂MgSi₂O₇基质，M为Ca和Sr中的一种或者多种)的稀土长余辉发光材料激发效果不佳。