[发明专利]氟化物基应力发光材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种氟化物基应力发光材料、其制备方法及应用。该氟化物基应力发光材料的化学通式为M_1‑xF₂:A_x或M_1‑x‑yF₂:B_x,Mn²⁺_y；其中，0≤x≤0.05，0≤y≤0.05，x和y分别表示摩尔百分含量，且x和y不同时为零；M为碱土金属Mg、Ca中的至少一种；A为Bi或过渡金属离子；过渡金属离子为Sc、Ti、Mn、Cu或Zn等；B为稀土离子Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb等中的至少一种。本发明中应力发光材料发光性能优良，通过本发明对应力发光的机理进一步研究和发展提供了新的可能。

技术领域

本发明涉及新型无机发光材料领域，具体地说是一种氟化物基应力发光材料、其制备方法及应用。

背景技术

早在16世纪，应力发光现象就已被所人们发现，例如：在地震或火山喷发的时候会发出强光。其最早的记载实为1605年Francis Bacon在他的著作“The Advancement ofLearning”中写道：“当用小刀在方糖表面迅速划过的时候，就会看到有闪光出现”。对于许多固体材料，当对其施加机械应力的时候，它们会发光，这种现象就是应力发光(mechanoluminescence(ML)or triboluminescence(TL))，这种在机械应力下发光的材料称为应力发光材料。应力发光这个术语直到1978年才被使用。

通俗的说就是：通过采集光，把光的分布转换为应力的分布。应力是指用来使材料发光的机械力，包括冲击、拉伸、变形、压力、张力、剪切力、摩擦力、断裂等。近些年来，对弹性应力发光材料的研究已经成为一门前沿学科。尽管机械应力向光分布的转换是十分复杂的，但是一些实验当中已经成功将应力发光现象应用于压力传感器、机械力可视化以及其他一些不同种类的智能系统，引起了世界范围内的关注，但是：1、目前已知的应力发光材料种类却是非常有限的，仅在一些硅酸盐和压电材料中看到；2、机理尚不清楚；3、陷阱种类也尚未明确。

发明内容

本发明的目的就是提供一种氟化物基应力发光材料、其制备方法及应用，以为现有种类较为有限的应力发光材料补入新的材料，为对应力发光材料的研究增加新的研究方向。

本发明是这样实现的：一种氟化物基应力发光材料，其化学通式有如下两种表现形式，(1)M_1-x F₂:A_x，其中，x表示摩尔百分含量，且0＜x≤0.05；M为碱土金属Mg、Ca中的至少一种；A为Bi或过渡金属离子；过渡金属离子为Sc、Ti、Mn、Cu或Zn等；(2)M_1-x-yF₂:B_x,Mn²⁺_y，其中，0≤x≤0.05，0≤y≤0.05，x和y分别表示摩尔百分含量，且x和y不同时为零；M为碱土金属Mg、Ca中的至少一种；B为稀土离子Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb等中的至少一种。

上述氟化物基应力发光材料的制备方法，包括如下步骤：按化学通式M_1-x F₂:A_x或M_1-x-yF₂:B_x,Mn²⁺_y中各元素的化学剂量比称取各原料；M元素即选其对应的氟化物为原料，A元素中除Mn外均选对应的氧化物为原料，若A为Mn，则选取碳酸锰为原料；B元素即选其对应的氧化物为原料，Mn元素选取碳酸锰为原料；将称好的原料置入玛瑙研钵中，加入乙醇使其充分混合，并充分研磨至粉末态；将研磨好的粉末盛放在坩埚中，放入高温气氛管式炉中，在弱还原气氛(5％H₂-95％N₂)、氮气或氩气的保护气氛下1100℃，煅烧2h，自然冷却至室温取出，研磨即为所需发光材料。