[发明专利]通过添加硼提高余辉性能的黄绿光长余辉材料及制备方法

说明书

一种通过添加硼提高余辉性能的黄绿光长余辉材料及制备方法，属于发光材料领域。选用镓铝石榴石基材料作为基质，以三价Ce为激活剂，三价Yb作为缺陷能级捕获中心，Y、Al、Ga、O构成基质晶格。合成过程中通过添加硼基化合物对长余晖材料的结构及与余晖性能进行调控，从而得到一种结晶性能好、余晖时间长、余晖强度高且激发和发射范围较宽的黄绿光长余辉材料。该长余辉材料可被紫外光及可见光有效激发，激发波长范围为300nm～500nm，发射黄绿光，其发射波长范围为450nm～700nm。材料中添加硼酸或氧化硼作为助溶剂，样品结晶性显著提高，同时硼离子进入基质晶格，对其微观结构进行调节，提高了缺陷能级的深度，同时增大缺陷能级的浓度，进而实现余晖时间及强度的同时提高。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域；涉及一种结晶性、余辉时间及余晖强度同时提高的能够被可见光有效激发的黄绿光长余辉材料，该材料尤其可应用于照明显示系统。

背景技术

长余辉发光材料具有“光存储”功能。当受到光源辐照后，一部分光能会被其结构中的陷阱能级捕获，从而存储在该材料的结构中，当辐照结束后，这部分储存的能量在适当的温度条件下会继续以发光的形式释放出来，进而产生长余辉。目前，长余辉发光材料有很多种，包括铝酸盐、硅酸盐以及硫化物等，其中镓铝石榴石基长余辉发光材料因其激发及发射范围宽、结构稳定性高，余晖性能优越而备受关注。

目前长余辉材料主要应用于安全应急照明显示、仪表及日用消费品装饰等方面，其在生物成像及信息存储方面也具有很大的应用前景。长余辉发光材料的余晖性能一般通过两种方式进行优化：(1)选择合适的基质材料，如，铝酸盐、石榴石结构材料；(2)在材料中添加合适的稀土或其他金属离子，如，硼离子、硅离子等，用于调节陷阱能级深度及浓度，从而提高长余辉发光时间及余晖强度。长余辉材料的合成方法亦是多种多样，包括高温固相烧结法、燃烧法、共沉淀法以及溶胶凝胶法等。其中高温固相烧结法以成本低、产品纯度高以及工艺流程简单等优点而最为常用。

近年来，我们课题组对镓铝石榴石基长余辉材料做了较深入的研究，主要是调控形貌、提高余晖性能以及解释其长余辉发光机理等方面。日本Ueda等人通过离子添加调控缺陷能级实现镓铝石榴石基长余晖材料优异的长余辉性能，但研究对象主要是陶瓷材料，透明陶瓷材料的烧结工艺要求高，普通实验条件无法完成。我们以高温固相法烧结方法为基础进一步做性能方面的优化。

发明内容

本发明提供了一种结晶性、余辉时间及余晖强度同时提高的能够被可见光有效激发的黄绿光长余辉材料。

本发明目的之一是在合成过程中添加含硼化合物作为助溶剂，用于提高该材料的结晶性。

本发明目的之二是含硼化合物中的硼离子进入基质晶格，对缺陷能级的深度及浓度进行调节，进而提高其余晖性能。

本发明目的之三是为结晶性、余辉时间及余晖强度提高的能够被可见光有效激发的黄绿光长余辉材料提供一种经济实用的合成方法。

本发明目的之四是通过比较热致激发光谱及光致激发光谱对镓铝石榴石基长余辉材料的缺陷捕获机理做出了直观的说明。

本发明选用镓铝石榴石基材料作为基质，以三价Ce为激活剂，三价Yb作为缺陷能级捕获中心，Y、Al、Ga、O构成基质晶格。合成过程中通过添加硼基化合物对长余晖材料的结构及与余晖性能进行调控，从而得到一种结晶性能好、余晖时间长、余晖强度高且激发和发射范围较宽的黄绿光长余辉材料。