[发明专利]长余辉的红光发光磷光体及其制备方法

说明书

一种长余辉红光磷光体，由Mg_xZn_yGe_zO₃：aMn²⁺，bEu³⁺，cR³⁺表示。磷光体是一种基于氧化物化合物的白色粉末。磷光体粉末合成工艺是环境友好的，不需要助烧气体，并且在烧结期间及之后不产生有害气体。磷光体粉末可以被紫外光激发且化学性质稳定。

技术领域

本发明申请要求2021年9月21日提交的第63/261416号美国临时专利申请的优先权，其全文通过引用特此并入。

本发明涉及一种具有长效长余辉红光的磷光体。

背景技术

长余辉是一种光学现象，是指在移除激发光源后，材料可以长时间发光。通常是材料吸收高能量的光如紫外光，逐渐转变成低能量的光如可见光。因此在辐照停止后，它们会持续发光，亮度在几毫秒到几天内衰减到肉眼不可感知的水平。

迄今为止，最常见的长余辉发光材料是绿光磷光体。例如MAl₂O₄系列，其中M为Ca、Sr、Ba，当掺杂Eu²⁺和Dy³⁺后，在数小时内呈现绿光余辉。与绿光发光材料相比，红光长余辉材料报道较少，其主要问题是：化学性质不稳定，放置于空气中容易分解；需要在特殊气氛中合成；粉体颜色非白色；余辉时间短；余辉波长并非纯红光。例如，硫化物磷光体如ZnS：Cu²⁺，Mn²⁺(余辉为橙红光)存在化学性质不稳定、粉末颜色为浅橙色、热稳定性差以及不耐湿等问题。

通常，粉末颜色在发光塑料产品中至关重要。它被用作塑料母粒中的掺杂剂，当非白色塑料母粒与非白色粉末混合时会出现颜色偏差。虽然基于氧硫化物的红光磷光体，如Y₂O₂S：Eu³⁺，Mg²⁺，Ti⁴⁺(余辉为橙红光)是白色粉末，但它们都需要特殊烧结气氛，例如硫和还原气氛。且因为化学性质不稳定，烧结后会持续放出硫磺味气体。专利US 10,845,762中披露的另一种橙红光无硫磷光体为化合物MSi₂O₂N₂：Yb，R，其中M是金属元素。当合成该化合物时，需要H₂/N₂混合气体助烧。

一些研究小组已经报道了(Mg，Zn)GeO₃系列红光磷光体，其中掺杂剂为Mn和Eu。他们发现，(Mg_0.5Zn_0.5)GeO₃：Mn²⁺，Eu³⁺样品在UV光辐照停止后1小时的发光光强比MgGeO₃：Mn²⁺，Eu³⁺强46倍，比深红光长余辉磷光体ZnGa₂O₄：Cr³⁺强11倍。然而，余辉强度和发光时间仍远低于基于MAl₂O₄的绿光磷光体。

因此，提供一种消除或至少减少上述缺点和问题的新型红光磷光体是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红光长余辉磷光体白色粉末，其具有很好的化学稳定性且制作中不需要特殊烧结气氛。本发明所描述的磷光体的余辉持续时间可以持续几分钟到几小时；根据所设计的主体材料不同的配方和掺杂剂，初始余辉强度甚至可以比报道的(Mg_0.5Zn_0.5)GeO₃：Mn²⁺，Eu³⁺磷光体高10倍，而且不会影响余辉持续时间。在本发明的实施例中，红光长余辉磷光体可以通过可见光激发。