[发明专利]一种Sm3+

说明书

本发明涉及一种Sm³⁺和Eu³⁺共掺杂长余辉发光材料及制备方法，其化学表达式为Y_1.89‑xO₂S：Eu_0.05，Mg_0.02，Ti_0.04，Sm_x(0x≤0.05)。本发明还公开了该材料的制备方法。与现有技术相比，本发明提供的一种长余辉发光材料，由于Sm³⁺和Eu³⁺共掺杂，使Sm³⁺的跃迁的能量传递给Eu³⁺，增加了Eu³⁺能量吸收的途径，增强了Eu³⁺的发光强度，通过两步法制备，先在无氧气氛下合成，然后在氧化气氛下进行热处理，增加了材料中间隙氧缺陷的浓度，从而提高了材料的发光性能，本发明具有宽广的激发波长范围，具有高的发光强度及初始亮度，余辉时间长。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，涉及一种Sm³⁺和Eu³⁺共掺杂长余辉发光材料及制备方法。

背景技术

长余辉发光材料是一类光致发光材料，经日光和长波紫外线等光源的短时间照射后，将一部分光能储存，关闭光源后，仍能在很长一段时间内持续缓慢地以可见光的形式释放这部分能量。长余辉发光材料的用途十分广泛，除作为夜光标志材料外，如用于紧急通道照明、火险的指示牌等其他需要弱照明指示设备上，即节能又环保，还可以应用于光电信息领域(高能粒子和缺陷损伤探测器，三维信息存储等)。

Y₂O₂S:Eu长余辉发光材料由于具有亮度高，余晖时间较长和稳定性高等优点被看作红色长余辉发光材料中一类重要的体系，目前国内外已有一些研究小组开始了一维长余辉发光材料的研究，暨南大学刘应亮课题组通过水热法制备了Y(OH)3纳米管，与Eu2O3,Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O,TiO2,Na2CO3，S混合，通过固相法制备 Y2O2S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺红色长余辉发光材料，发现温度过低无法硫化，温度过高只能得到Y2O2S纳米颗粒(MaterialChemistry and PhysiCS2,119(2010):52～56)，这是由于无水碳酸钠和硫在形成多硫化物，在加热过程中形成熔盐，侵蚀前驱体纳米管结构，使其坍塌形成纳米颗粒。同时该课题组也用石墨坩埚硫化了氢氧化钇纳米管 (Journal of Rare Earths,27(2009),p895；Physica B 405(2010)3360–3364)，将石墨坩埚中充入硫粉，放入底部预先铺有一定硫粉的刚玉坩埚，再在上面铺少量硫粉，用刚玉片将坩埚口压严实，放入高温炉中，800℃下反应四小时，待冷却后将氢氧化钇纳米棒前驱体放入石墨坩埚，在高温炉中反应四小时，洗涤后得到所需的发光体粉末。但该方法生成CS22的量很少，导致能硫化的氢氧化钇的量也非常少，制备出的Y2O2S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺红色长余辉发光材料只有部分发光。为此，黄平等人(发明专利，201110207700.4)对硫化方式进行了优化，他们把前期通过水热法制备出的Y(OH)3 纳米管与Eu2O3，Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O，TiO2混合均匀，装入小坩埚，再外套大坩埚，中间夹层填充碳粉和硫粉的混合物，碳粉量为硫粉量的1～1.5倍，其中填充的碳粉和升华硫的混合物为混合粉体量的10～20倍，加盖密封，在高温炉中反应一定时间得到所需的发光体粉末。以上各例虽然硫化方式不同，但其共同特点是先通过水热法制备Y(OH)₃纳米管/纳米棒前驱体，然后把前驱体与Eu2O3， Mg(OH)2·4MgCO₃·6H₂O，TiO₂混合均匀后通过高温固相反应，使Y(OH)3纳米管/ 纳米棒分解为Y2O3纳米管/纳米棒，在硫化Y2O3的同时使Eu³⁺、Mg²⁺和Ti⁴⁺进入 Y2O2S基质中，从而生成一维Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺红色长余辉发光材料。这种红色荧光粉亮度高，但余辉时间不长。不能满足市场需要。国内许多单位在研制开发长余辉红粉，但都以其“亮度低，余辉时间短”而无法推广应用。