一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉发光材料及制备方法技术

一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料及制备方法，化学组成式为：M

An orange yellow long afterglow material excited by sunlight and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉发光材料及制备方法
本专利技术涉及发光材料
，特别涉及可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料及相应制品。
技术介绍
长余辉材料也称为长余辉发光材料，同时它也是是一种光储存材料，其本质是一种光致发光材料。它可以吸收能量，比如：X射线，紫外光，可见光等。主要原因在于其具有不同深度的陷阱能级，能将电子俘获并储存在能级陷阱中，在移除激发源后仍可继续发光，或在温度以及其他光刺激作用下，仍可以发射光。因此，它是一种具有应用前景的材料。长余辉发光材料的用途十分广泛，可用于黑暗环境中的指示照明，比如紧急通道照明，长余辉道路等；也可用与建筑装潢以及日用消费品等；同时长余辉发光材料还可以应用于光电信息领域，如高能粒子和缺陷损伤探测器，信息存储，温度传感器等。长余辉材料中，其陷阱能级(电子或者空穴陷阱)具有十分重要的作用。长余辉材料在紫外光或者可见光照射下，发光中心的基态能级电子可以跃迁至激发态，之后进入导带成为自由电子，自由电子被陷阱捕获被储存。当外界光激发停止后，储存在陷阱能级中的电子在室温热扰动或者光激励下逐渐释放出来，释放出的电子从激发态返回基态时产生发光，称为长余辉发光。目前商用长余辉发光材料以稀土激活的铝酸盐和硅铝酸盐为主，其发光颜色一般为蓝色(如SrAl2O4:Eu2+，Nd3+，440nm；Sr2MgSiO7:Eu2+，468nm)、蓝绿色(Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+，490nm)、黄绿色(SrAl2O4:Eu2+，Dy3+，520nm)。相对于蓝绿色长余辉材料，暖色调的橙色或红色长余辉材料报道很少且性能远不如前者，目前报道多的有硒酸盐、硫化物及硫氧化物等。硒酸盐Ca2-x-ySnO4:Smx,My(公开号：CN101565614A)，其余辉时间为45–380分钟；然其原料中含有毒元素镉，对人体和环境都有巨大危害；且初始余辉亮度只有60mcd/m2左右，性能还有巨大的提升空间。氮化物L2-x-ySimNn:xEu,yR1,zR2(公开号：CN102766454A)、M1-x-ySi2O2N2:Ybx,Lny(公开号：CN105567235A)合成条件苛刻，初始余辉亮度过低，时间不长，不适合商业化。其余材料如钛酸盐(公开号：CN105647532A)和铌酸盐(公开号：CN103923653A)余辉时间都在2小时内。上述的各类橙红色余辉材料有两大缺点：在太阳光辐照条件下，余辉发光效率很低，大多数的余辉发光只能在紫外光辐照条件下发生，这大大限制了他们在实际生活中的应用；与目前商业化的SrS:Eu2+,Pr3+、Ca1-xSrxS:Eu2+,Dy3+、Y2O2S：Eu3+,Mg2+,Ti4+等(CN103627387A；CN101514289A等)，综合性能依然有很大的差距。然而，即使是商业化的硫化物长余辉发光材料，余辉时间普遍低于6小时，且化学性质不稳定、易潮解，变质产生H2S等有毒气体。因此，开发可被太阳光激发，性能优异，环境友好型的长波(580nm～630nm)发射的长余辉材料，如我们课题组申请的专利(公开号：CN110003893A)就通过在硅酸盐基质进行元素替代调控带隙及不等价离子取代，获得了余辉时间在8小时左右，波长在580nm附近的长余辉材料；并获得与其相关的制品一直是人们努力的目标。本专利在上一工作基础上，加入Zn，不仅余辉时间得到明显提升，余辉激发光的范围也得到了有效的拓展，可被太阳光有效激发，这离商业化条件更近了一步。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种Eu、Nb、Zn共掺杂的宽带发射橙黄色长余辉发光材料，其化学稳定性高，余辉时间长；在紫外光下辐照10分钟后，可实现肉眼可见2小时左右的黄-橘色余辉发光，发射峰值位于580-610nm左右。特别的，在太阳光照射10分钟后，有明显的眼光橙黄色余辉发光。本专利技术的另一目的在于提供上述Eu、Nb、Zn共掺杂宽带发射橙黄色长余辉发光材料相关制品，易于大规模技术推广。一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料，其特征在于化学组成式为：M3-x-y-nSi1-zO5:yEu2+,zNb,nZn。其中，M为Ca、Ba、Sr，至少含Sr；0≤x＜0.5,0.0002≤y＜0.06,0.≤z＜0.35,0＜n＜0.5。进一步地，所述橙黄色长余辉材料晶体结构为正交晶系，空间群为P4/ncc。进一步地，所述的材料在紫外光区至可见光区(230nm–450nm)波长照射后，呈现出峰值波长在585nm，发射带位于540-650nm的宽带橙黄色长余辉发射，余辉时间可达10小时以上，优选M为Ba,Sr,x＝0.15,y＝0.005,z＝0.003,n＝0.003方案，余辉时间可达20小时。一种如上所述的可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称量物料：按化学组成式M3-x-y-nSi1-zO5:yEu2+,zNb,nZn化学计量比进行配料，分别称量M的氧化物或者硝酸盐，含Si的氧化物，含Eu、Nb、Zn的氧化物或者硝酸盐，加少量酒精充分研细混匀至酒精完全挥发，得到上述原料的混合料；(2)将步骤(1)得到的混合原料加入2–100mL的去离子水，在高温电阻炉中于200-950℃燃烧5–50分钟，得到烧成的烧结体；(3)将步骤(2)得到的烧结体中加入酒精研磨成为粉末，烘干，置入刚玉坩埚中，在弱还原气氛下烧结，烧结温度为1000℃-1600℃，烧结时间为2-8小时，自然冷却后，取出研碎即制得橙黄色长余辉荧光粉。进一步地，步骤(1)所述的混合原料中含Si的氧化物为纳米二氧化硅，其的配比量为按化学计量比计算量的85％～100％。进一步地，步骤(2)中所得的混合料需加去离子水并进行燃烧预处理。进一步地，步骤(3)中弱还原气氛为H2/N2混合气，其中H2体积百分比2％-40％。进一步地，用本专利技术的长余辉发光材料配合有机材料、玻璃和陶瓷，可制成新型发射波长范围为540-650nm的橙黄色长余辉发光制品。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)提供了一种新型暖色调长余辉发光材料，通式为M3-x-y-nSi1-zO5:yEu2+,zNb,nZn。其中，M为Ca、Ba、Sr，至少含Sr；0≤x＜0.5,0.0002≤y＜0.06,0≤z＜0.35,0＜n＜0.5。通过Nb和Zn离子的引入，明显的提高了余辉亮度和余辉时间；(2)物相纯度高，烧结温度较低；(3)物理、化学性能稳定，在潮湿环境中不影响性能；(4)在紫外光下辐照10分钟，移除激发光源后，可实现肉眼明显可见的橙黄色长余辉发光；测试余辉时间可达10—20小时；特别的，在太阳光下照射，余辉时间可达7小时；(5)本专利技术的取材原料廉价，余辉发光颜色少见，易于推广并用于各类制品。本专利技术还公开了可用该暖色调长余辉发光材料制备的制品。例如为：异常报警、急救工具、安全护栏、扶手或者踏板等；耳环，手链以及衣物装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料，其特征在于化学组成式为：M

【技术特征摘要】
1.一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料，其特征在于化学组成式为：M3-x-y-nSi1-zO5:yEu2+,zNb,nZn。其中，M为Ca、Ba、Sr，至少含Sr；0≤x＜0.5,0.0002≤y＜0.06,0≤z＜0.35,0＜n＜0.5。


2.如权利要求1所述的一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料，其特征在于橙黄色长余辉材料晶体结构为正交晶系，空间群为P4/ncc。


3.如权利要求1所述的一种可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料，其特征在于，所述的材料在紫外光区至可见光区(230nm–450nm)波长照射后，呈现出峰值波长在585nm，发射带位于540-650nm的宽带橙黄色长余辉发射，余辉时间可达10小时以上，M为Ba,Sr,x＝0.15,y＝0.005,z＝0.003,n＝0.003方案，余辉时间可达20小时。


4.如权利要求1所述的可被太阳光激发的橙黄色长余辉材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)称量物料：按化学组成式M3-x-y-nSi1-zO5:yEu2+,zNb,nZn化学计量比进行配料，分别称量M的氧化物或者硝酸盐，含Si的氧化物，含Eu、Nb、Zn的氧化物或者硝酸盐，加少量酒精充分研细混匀至酒精完全挥发，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉林，王志珍，宋振，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11