[发明专利]一种超微粒子蓄能型长余辉发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种长余辉发光材料及其制备方法，特别是涉及一种超微粒子蓄能型长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术

长余辉发光材料也被称作蓄光材料或夜光材料，指的是在自然光或其它人造光源照射下能够存储外界光辐照的能量，然后在室温下缓慢地以可见光的形式释放这些存储能量的光致发光材料。

长余辉发光材料的基本发光原理是在材料制备的过程中，掺杂的元素在基质中形成发光中心和陷阱中心，当受到外界光激发时，发光中心的基态电子跃迁到激发态，当这些电子从激发态跃迁回基态时，形成发光。同时，一些电子在受激时落入陷阱中心被束缚。光照撤除后，受环境温度的扰动，束缚于陷阱的电子跳出陷阱落到基态，释放的能量激发发光中心形成发光。由于束缚于陷阱的电子是受环境温度的扰动逐渐跳出陷阱，因此发光表现为一个长时间的过程，即形成了长的余辉。

常用的传统长余辉材料主要是硫化物体系材料，包括碱土金属硫化物和过渡元素硫化物，然而硫化物发光材料化学稳定性差，在紫外光照射或潮湿空气的作用下易分解，发光减弱，余辉时间短，从而限制了其广泛应用。

20世纪90年代以来，稀土掺杂的硫化物为长余辉材料的发展开辟了崭新的天地，添加稀土离子作为激活剂的发光材料的亮度和余辉时间大大提高，特别是稀土激活的碱土铝酸盐以及硅酸盐的长余辉材料具有发光效率高，余辉时间长，化学性质相对稳定，无放射性污染等优良特性，然而其还是存在着发光颜色单调，发射光谱主要集中在440-520nm范围内，且遇水不稳定或蓄光速度慢等缺陷。

目前可用来制备长余辉材料的方法主要有高温固相法、燃烧法、溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热合成法、电弧法、微波法、微乳液法等，其中高温固相法是应用最早和最普遍的方法，也是目前唯一真正实现工业化生产的方法，其将达到要求纯度、粒度的原料按一定比例称量、混合均匀后在一定温度、气氛、灼烧时间等条件下进行灼烧，然后经研磨、筛选等工艺制成。

授权公告号为CN100560688C的中国发明专利公开了一种长余辉发光材料，含有硫和/或硒和磷元素以及激活剂离子的复合铝酸盐发光材料，将各元素的原料混合后先在氧化气氛下烧结2-20小时，再于还原气氛下烧结2-30小时，制得的材料在500nm以下短波光激发下发出420-650nm的发射光谱，呈现蓝紫、蓝绿、黄绿、复合白光或红色发光颜色的长余辉发光，且吸光速度快，然而该方法制备能耗高，不利于大规模、低成本的工业化生产。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种能量消耗低、蓄光速度快，发光性能好、理化性质稳定的蓄能型长余辉发光材料及其制备方法，本发明利用掺杂锰元素的氧化物超微粒子粉体作为原料，制备工艺能耗低，制备的发光材料无毒害、无放射性，激发条件低，亮度持久，性能稳定，适用范围广泛。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种蓄能型长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)将多种金属氧化物分别与锰元素掺杂后，制成多种氧化物超微粒子粉体原料；

B)将上述多种氧化物超微粒子粉体原料全部混合均匀后，进行焙烧处理，制成蓄能型长余辉发光材料。

其中，所述多种金属氧化物选自：

氧化镁、氧化钛中的一种或两种；以及

氧化钇、氧化铕、氧化铝、氧化锶、氧化锌、氧化硅中的至少任意三种。

特别是，所述多种金属氧化物优选为同时含有氧化镁和氧化钛。

尤其是，所述多种金属氧化物优选为同时含有氧化镁、氧化钛、氧化钇、氧化铕、氧化铝、氧化锶、氧化锌和氧化硅。

本发明的氧化物超微粒子粉体原料均掺杂锰元素，锰元素的掺入可以提高氧化物超微粒子粉体原料及制备的蓄能型长余辉发光材料的稳定性，减缓发光材料亮度的衰减程度，从而有利于提高发光材料的性能。

其中，所述多种氧化物超微粒子粉体原料至少包括四种，每种氧化物超微粒子粉体原料的制备方法包括如下步骤：

A1)将每种金属氧化物与溶剂混合后进行研磨处理，得到混合液；

A2)在搅拌下将上述混合液与浓氨水同时滴入去离子水中，得到混合溶液；

A3)向上述混合溶液中加入硫酸锰溶液，搅拌至形成胶体溶液；

A4)将上述胶体溶液加热处理后进行粉碎，制得每种氧化物超微粒子粉体原料。

其中，步骤A1)中所述的溶剂为无水乙醇，所述金属氧化物与溶剂的重量比为1∶(0.8-1.2)，优选为1∶1。特别是，所述金属氧化物的纯度至少≥99.95％。