一种氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化锆基长余辉发光材料，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。本发明专利技术氧化锆基长余辉发光材料经过紫外光源激发后，其具有很好的长余辉性能，在90分钟仍有微弱的余辉现象。本发明专利技术氧化锆基长余辉发光材料，其被俘获的载流子浓度比单掺杂钛的发光材料ZrO2:0.001TiO2大幅度提高，可显著提高材料的余辉亮度。

Zirconia based long afterglow luminescent material and preparation method thereof

The invention discloses a zirconia based long afterglow luminescent material, which is sintered by mixing zirconium containing compounds, titanium containing compounds and silicon containing compounds. After being excited by ultraviolet light, the zirconia based long afterglow luminescent material has good long afterglow property, and still has weak afterglow phenomenon in 90 minutes. The zirconium based long afterglow luminescent material has a substantially higher carrier concentration than a single doped titanium luminescent material ZrO2:0.001TiO2, which can significantly improve the afterglow brightness of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法
本专利技术涉及发光材料领域，具体地说涉及一种氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法。
技术介绍
传统的发光材料大多是掺杂稀土金属元素，依靠稀土金属离子作为发光中心或者敏化剂而发光。例如蓝光发射材料YAG:Ce3+(Y3Al5O12：Ce3+)以及红光发射材料NaLuO2:Eu3+等。稀土金属元素含量较少，造价昂贵，并且在发光粉末制备过程中通常需要高压，还原或者保护气氛等条件。而过渡金属离子无论从含量还是价格上均要比稀土金属离子更加适合于发光领域，在性能上，某些基质中掺杂过渡金属离子其发光性能也丝毫不逊色。氧化锆基长余辉发光材料是指在日光和长波紫外线等光源的段时间照射，在关闭电源后，仍在很长一段时间内持续发光的材料。目前已经发展到了硫化物、铝酸盐、硅酸盐、复合氧化物或硫氧化物等多种基质材料体系。由于具有这种特性，该类材料已经广泛用于隐蔽照明和紧急照明设备，仪表显示等领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种不含有稀土、具有较好的余辉亮度、较长的余辉时间的氧化锆基长余辉发光材料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种氧化锆基长余辉发光材料，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。进一步地，所述含锆化合物、所述含钛化合物与所述含硅化合物的摩尔比为1000:1:5～20。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现在此配比下，得到的氧化锆基长余辉发光材料的余辉亮度和宇辉时间性能较好。进一步地，所述含锆化合物为锆的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。进一步地，所述含硅化合物为硅的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。进一步地，所述含钛化合物为钛的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。所述的氧化锆基长余辉发光材料的制备方法，包括以下步骤：将含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合，在氧化气氛、900～1300℃下煅烧2～8小时，冷却后，得到所述氧化锆基长余辉发光材料。氧化气氛指的空气或氧气等具有氧化性质的气氛。进一步地，具体煅烧过程为：先在900℃下保温1小时，再在1200℃下保温4小时。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现此工艺参数下制备效果更加稳定。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术氧化锆基长余辉发光材料经过紫外光源激发后，其具有很好的长余辉性能，在90分钟仍有微弱的余辉现象。本专利技术氧化锆基长余辉发光材料，其被俘获的载流子浓度比单掺杂钛的发光材料ZrO2:0.001TiO2大幅度提高，可显著提高材料的余辉亮度。本专利技术氧化锆基长余辉发光材料的制备方法工艺相对简单，采用的原料廉价易得，余辉和荧光发光性能提升显著。附图说明图1为本专利技术制备的氧化锆基长余辉发光材料的XRD图谱。图2为本专利技术实施例1制备的发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。图3为本专利技术实施例2制备的氧化锆基长余辉发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。图4为本专利技术实施例3制备的氧化锆基长余辉发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。图5为本专利技术实施例4制备的氧化锆基长余辉发光材料，以469纳米为监控波长的激发光谱和以278纳米为激发波长的发射光谱。图6为本专利技术实施例1、2、3、4制备的材料与原料的热释光谱图。具体实施方式下面将结合实施例来详细说明本专利技术。实施例1发光材料ZrO2:0.001Ti4+，由ZrO21.2258g和TiO20.0009g混合后高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2和TiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1200℃，保温4小时，随炉冷却，取出得到发光材料ZrO2:0.001Ti4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。发光材料ZrO2:0.001Ti4+的发射光谱见图2，从图2中可以看出，本实施例制得的发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在800个计数强度左右。实施例2氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.005Si4+，由ZrO21.2285g，TiO20.0010g和SiO20.0019g高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2、TiO2和SiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1200℃，保温4小时，随炉冷却，取出得到氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.005Si4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.005Si4+的发射光谱见图3，从图3中可以看出，本实施例制得的氧化锆基长余辉发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在2650个计数强度左右。相较于单掺杂ZrO2:0.001Ti4+发光材料，其发光强度显著提高了大约3.3倍。实施例3氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.01Si4+，由ZrO21.2203g、TiO20.0009g和SiO20.0063g高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2、TiO2和SiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1300℃，保温1小时，随炉冷却，取出得到氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.01Si4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.01Si4+的发射光谱见图4，从图4中可以看出，本实施例制得的氧化锆基长余辉发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在1800个计数强度左右。相较于单掺杂ZrO2:0.001Ti4+发光材料，其发光强度显著提高了大约2.3倍。实施例4氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.02Si4+，由ZrO21.2076g、TiO20.0010g和SiO20.0121g高温烧结而成，具体制备过程为：将ZrO2和SiO2在乙醇中扩散均匀，然后先以10℃/min的升温速度加热至900℃，保温1小时，再以5℃/min的升温速度加热至1100℃，保温7小时，随炉冷却，取出得到氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.02Si4+，整个煅烧过程在空气气氛下完成。氧化锆基长余辉发光材料ZrO2:0.001Ti4+,0.02Si4+的发射光谱见图5，从图5中可以看出，本实施例制得的氧化锆基长余辉发光材料的激发峰位于278纳米，发射峰位于469纳米，发光强度在1600个计数强度左右。相较于单掺杂ZrO2:0.001Ti4+发光材料，其发光强度显著提高了大约2倍。另外，从图1的XRD图上，我们可以看出本专利技术制备的长余辉发光材料和纯的ZrO2吻合很好，结晶性能好，表明掺杂并未改变ZrO2的晶体结构；从图5的热释光谱图中可以看出上述实施例制得的材料在热释光性能上的差异，体现在热释光曲线与坐标的积分值的大小，积分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，由含锆化合物、含钛化合物和含硅化合物混合后烧结而成。2.如权利要求1所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含锆化合物、所述含钛化合物与所述含硅化合物的摩尔比为1000:1:5～20。3.如权利要求1或2所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含锆化合物为锆的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。4.如权利要求1或2所述的氧化锆基长余辉发光材料，其特征在于，所述含硅化合物为硅的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中...

【专利技术属性】
技术研发人员：许育东，卢杰，王雷，戴兆祥，屈冰雁，周如龙，石敏，陈雷，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34