【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种a+,pr3+离子共掺杂的深紫外发光材料及其制备方法和应用，具体涉及一种a+(a+为碱金属离子，优选na+或/和k+),pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料及其制备方法和应用。属于光功能材料领域和深紫外发光领域。
技术介绍
1、随着人类文明的发展，人类越来越注重医疗卫生领域。细菌微生物可以通过饮用水、食物等隐蔽方式传播。可以通过物理和化学两种方式消杀，化学方法是通过药物试剂的方式使细菌破裂和病毒灭活，然而消杀之后的药剂残留可能会对人有害，而且消杀试剂选择或处理不当则会对环境造成破坏；物理方法主要是通过紫外线破坏细菌或病毒的遗传物质 (dna或rna)，使其丧失转录能力，从而达到消毒杀菌的目的。紫外线(特别是深紫外波段)消毒杀菌技术，具有高效、广谱和无二次污染的显著优势，只在光照区域进行消杀，几乎对所有细菌和病毒都有效，物品一被取走则停止消杀，不会对人体和环境产生危害。
2、目前普遍采用的深紫外光源是汞灯，发射光谱的发射峰值位于254nm。然而，在杀菌消毒领域，中心波长为265nm左右的光源被证明是最有效的杀菌波长，被称为“杀菌黄金波长”。pr3+离子深紫外发光对发光材料基质提出了严苛的要求。在常见的基质如钇铝石榴石y3al5o12、铝酸盐sral2o4、没食子酸znga2o4等材料中，均未发现pr3+的深紫外发射峰。目前已有的比较有效的深紫外发光材料基质有y2sio5:pr3+(参见文献environmental science&technology.2011,45,3680
技术实现思路
1、为克服现有技术上的不足，本专利技术的目的提供了一种a+(a+为碱金属离子，优选 na+或/和k+),pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料及其制备方法和应用。所述li2srsio4：xpr3+,ya+材料在深紫外波段发光强度高的特点，且制备方法的条件温和，工艺简单，易于操作，能够实现规模生产。
2、一方面，本专利技术提供了一种a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料，所述a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料的化学式为li2srsio4:xpr3+,yna+，其中a+为碱金属离子，优选na+或/和k+；0.005＜x＜0.015，0＜y≤0.25。
3、在本公开中，掺杂的三价稀土离子pr3+进入li2srsio4基质晶格中时，取代二价sr2+离子，为异价取代。三价稀土离子pr3+构成发光中心，当光辐照在材料上时，电子受激跃迁，对应于pr3+的3h4→4f5d的能级跃迁。在4f5d能级中的电子会发生小的斯托克斯位移(非辐射弛豫)，最终电子通过发光的形式(268nm)释放能量返回基态。当碱金属离子a+(a为na或k)引入基质晶格中，以na+离子为例，一方面，na+填补了li+空位，使材料中的陷阱浓度降低，如附图中热释光谱所示，热释光强度下降了2个数量级；另一方面，na+的引入起到了助熔作用，使晶格体积变大，更多的pr3+进入了晶胞构成了发光中心，也降低了pr3+的团簇，提高了pr3+在材料中的分散性，降低了激发态pr3+中电子发生交叉弛豫(非辐射弛豫)的概率，故而提高了发光强度。
4、较佳的，x＝0.01；或者/和0.05≤y≤0.25，优选y＝0.15。优选地，离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料的深紫外发光强度随着其掺杂含量0＜y≤0.25先增强，再减弱，在y＝0.15时达到最佳。
5、较佳的，所述的深紫外发光材料的发光波长为深紫外波段，其中心波长为268和310 nm。a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料在深紫外波段的发射峰值位于268nm，具有发光强度高，契合黄金波长的优势。
6、另一方面，本专利技术提供了一种a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料的制备方法，包括：
7、(1)将固态粉末锂源、锶源、硅源、镨源、钠源和钾源作为原料按照化学计量比称量并混合，用无水乙醇助磨(研磨目的是增大反应面积，加快反应速率)后，在空气气氛中，经过 500～700℃进行预烧，得到预烧粉体(预烧可以先排出原料的挥发成分(如co2，h2o)，促进扩散以获得均匀物相)；
8、(2)将所得预烧粉体在空气气氛中、800～1000℃下进行煅烧，得到所述碱金属离子a+(a 为na或k),pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料。
9、在本专利技术中，将锂源、锶源、硅源、镨源和钠源(或/和钾源)混合后进行预烧，目的在于促进扩散。然后再进行煅烧使其发生固相反应，最终得到碱金属离子a+(a为na或 k),pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料。本专利技术中，a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4无需特殊氛围，且发光强度高，发光波长与黄金波长匹配良好。本专利技术的深紫外荧光粉其发射峰值位于268nm，具有更好的杀菌效率，为基于稀土元素掺杂的深紫外发光材料提供了一个可替代常用杀菌汞灯的有吸引力的替代方案。
10、较佳的，所述锂源为含锂化合物，优选为碳酸锂、氧化锂中的至少一种。
11、较佳的，所述锶源为含锶化合物，优选为碳酸锶、氧化锶中的至少一种。
12、较佳的，所述硅源为含硅化合物，优选为二氧化硅，正硅酸乙酯、碳酸硅中的至少一种。
13、较佳的，所述钠源为含钠化合物，优选为碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。
14、较佳的，所述钾源为含钾化合物，优选为碳酸钾、碳酸氢钾中的至少一种。
15、较佳的，所述镨源为含镨化合物，优选为十一氧化六镨(pr6o11)。
16、较佳的，所述预烧的时间为2～8小时；优选地，所述预烧的升温速率为3～10℃/分钟。
17、较佳的，所述煅烧的时间为5～15小时；优选地，所述煅烧的升温速率为3～10℃/分钟。
18、再一方面，本专利技术提供了一种a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料在杀菌消毒、标记领域和光学防伪领域中的应用，所述a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料的发光波长为深紫外波段，通过掺杂改变了pr元素发光中心的晶体场强度，使得能级分裂后的新能级能量更高，允许发射峰更接近黄金波长，其中心波长为268nm和310nm。...
【技术保护点】
1.一种A+,Pr3+离子共掺杂的Li2SrSiO4深紫外发光材料，其特征在于，所述A+,Pr3+离子共掺杂的Li2SrSiO4深紫外发光材料的化学式为Li2SrSiO4：xPr3+，yA+，其中A+为碱金属离子，优选为Na+或/和K+；0.005＜x＜0.015，0＜y≤0.25。
2.根据权利要求 1 所述的A+,Pr3+离子共掺杂的Li2SrSiO4深紫外发光材料，其特征在于，x=0.01；或者/和0.05≤y≤0. 25，优选y=0.15。
3.一种如权利要求1或2所述的A+,Pr3+离子共掺杂的Li2SrSiO4深紫外发光材料的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为含锂化合物，优选为碳酸锂、氧化锂中的至少一种；
5.据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述预烧的时间为2～8小时；优选地，所述预烧的升温速率为3～10℃/分钟。
6.据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的时间为5～15小时；优选地，所述煅烧的升温速率为3～10℃/分钟。
7.一种权利要求 1或2所述的A+,Pr3+离子共掺杂的Li2SrSiO4深紫外发光材料在杀菌消毒、标记领域和光学防伪领域中的应用，其特征在于，所述碱金属离子A+,Pr3+离子共掺杂的Li2SrSiO4深紫外发光材料的发光波长为深紫外波段，通过掺杂改变了Pr元素发光中心的晶体场强度，使得能级分裂后的新能级能量更高，允许发射峰更接近黄金波长，其中心波长为268nm和310 nm。
...【技术特征摘要】
1.一种a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料，其特征在于，所述a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料的化学式为li2srsio4：xpr3+，ya+，其中a+为碱金属离子，优选为na+或/和k+；0.005＜x＜0.015，0＜y≤0.25。
2.根据权利要求 1 所述的a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料，其特征在于，x=0.01；或者/和0.05≤y≤0. 25，优选y=0.15。
3.一种如权利要求1或2所述的a+,pr3+离子共掺杂的li2srsio4深紫外发光材料的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为含锂化合物，优选为碳酸锂、氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘茜，王马超，王家成，邓明雪，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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