[发明专利]橙红色长余辉发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高亮度高单色性橙红色长余辉发光材料，本发明还涉及上述发光材料的制备方法。

技术背景

长余辉发光材料是一种光致储能材料，具有节能、可循环使用等特点，被广泛应用于应急指示、弱光照明、工艺美术和建筑装潢、高能射线探测、信息存储和显示设备、激光设备等领域。现有的可见光区的长余辉材料主要分为红色系、黄绿色系和蓝色系，其中黄绿色和蓝色长余辉材料的发光性能已经达到实际应用的需要并且已经实现了工业化，这些材料主要是稀土元素掺杂的铝酸盐和硅酸盐。而红色长余辉材料的研发却进展相对缓慢，目前商用的红色系长余辉材料多为硫化物体系，这一体系的发光材料虽然发光亮度和余辉长度可勉强达到使用要求，但其化学稳定性差，在空气中易潮解，并且生产过程复杂，合成过程中产生的废弃物对环境污染严重。

中国发明专利200410017538.X公开了《La₂O₂S红色长余辉发光材料及其制备方法》这项专利申请。该专利技术阐述的发光材料是以La₂O₃为基质，La₂O₃和S为基质原料，Eu³⁺为激活剂，Mg²⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺、Nb⁵⁺为共激活剂，碳酸钠和碳酸锂为助熔剂。其制备方法必须在还原环境下完成，而且制备过程复杂耗时。按照专利制备的材料被激发后，肉眼可观测到红色或橙红色。尽管这种材料的长余辉特性较好，但产品和制备方法却存在显而易见的不足，比如提供还原性环境势必使制备此种材料的成本较高，硫原料势必造成环境污染，共掺多种昂贵材料势必抬高产品的价格。因此，寻找和合成性质稳定、余辉性能佳、成本低、环境友好的红色系长余辉发光材料、尤其是橙红色长余辉发光材料的研究一直是一个热点。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，解决了以往的上述多种问题，实现下面的目的。即，本发明的目的在于提供一种高亮度、高单色性、化学稳定性好且余辉时间长的橙红色长余辉发光材料，以及提供对环境友好、制备过程简单的橙红色长余辉发光材料的制备方法。

作为用于解决上述课题的手段，如下所示。即，

本发明提供一种橙红色长余辉发光材料，其特征化学式为：BaZrO₃:Eu_x，TI_y，式中，0.005≤x≤0.045，0＜y≤0.05，其中，x，y为相应掺杂离子相对于BaZrO₃的摩尔比系数。

上式中，优选x为0.025±0.005；y优选0.005以上，更优选0.015±0.002，y的上限优选0.045。

本发明的橙红色长余辉发光材料以BaZrO₃为基质，Eu³⁺为激活剂，适量掺杂TiO₂。从而比不掺杂TiO₂的情况相比，其发光亮度高、单色性好、余辉时间长。

上述的橙红色发光材料的发光亮度是BaZrO₃:Eu的5～9倍，发射光的单色性比BaZrO₃:Eu好，余辉时间通常为250～460秒，优选400～460秒。本发明还提供一种橙红色发光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按元素化学计量比称取相应元素的氧化物/碳酸盐原料，

(2)在称好的原料中加入分散剂，分散剂优选无水乙醇，而后进行研磨，

(3)将研磨后混合均匀的原料干燥，

(4)对干燥的原料进行预烧，

(5)取出预烧后的样品，研磨后煅烧，以得到所述橙红色长余辉发光材料。

另外，优选步骤(1)中所用原料Ba采用的是其碳酸盐，Zr、Eu和Ti分别采用的是它们的氧化物。

步骤(2)中研磨的优选时间是20～40h，更优选24h。所述研磨优选为球磨。

步骤(4)中，优选干燥后的原料放在坩埚中，在700～900℃的大气环境下预烧3～8h，随炉自然冷却到室温。更优选的是在850℃的大气环境下预烧4h.

步骤(5)中，优选将预烧并研磨后的样品装入坩埚，在空气氛围中升温至1250～1550℃，煅烧4～8h，随炉自然冷却到室温。更优选的是在空气氛围中升温至1400℃，煅烧5h，随炉自然冷却到室温。