專利名稱：稀土激活鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法。
近幾年發(fā)展起來(lái)的稀土激活堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料，由于具有初始亮度高，余輝時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)放射性危害等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。關(guān)于這類發(fā)光材料已有一些報(bào)道和專利介紹。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN 1126746A提出了Eu，Ce，Tb，Dy激活的堿土金屬鋁酸鹽光致長(zhǎng)余輝發(fā)光材料；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN 1115779A則提出了稀土離子(Eu，Ce，Tb，Dy)和非稀土離子(Sb，Sn)共激活的多離子激活的發(fā)光材料；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN 1152018A公開(kāi)了一種長(zhǎng)余輝高亮度發(fā)光材料及其制備方法，發(fā)光材料的一般式為M.N.AL2-XBXO4，其中M表示堿土金屬，一般為鍶，N表示稀土類元素，一般為銪，0.1≤X≤1。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN 1132777A和美國(guó)專利(US Patent 5686022)都公開(kāi)了稀土激活的堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料及其制備工藝。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN 1194292公開(kāi)了一種硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制造方法。其發(fā)光材料的主要化學(xué)組成式為aMO.bM’O.cSiO2.dREux，Lny，其中M選自鍶(Sr)、鈣(Ca)、鋇(Ba)、鋅(Zn)中的一種或多種元素；M’選自鎂(Mg)、鎘(Cd)、鈹(Be)中的一種或多種元素；Ln選自稀土或過(guò)渡元素，發(fā)光材料發(fā)出峰值為450-580nm的發(fā)射光譜，呈現(xiàn)蘭、蘭綠、綠、綠黃、黃等顏色的長(zhǎng)余輝發(fā)光。但是，上述稀土激活的堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料，特別是堿土金屬氧化物含量較高的發(fā)光材料，其燒結(jié)塊體硬度很大，破碎困難，在水介質(zhì)中大多呈強(qiáng)堿性，在許多場(chǎng)合難以直接使用。例如，在塑料中直接應(yīng)用時(shí)容易產(chǎn)生變黑、變灰等不良效果；在水性涂料中應(yīng)用時(shí)往往產(chǎn)生水解，不能形成穩(wěn)定涂料體系，易于沉淀；在低溫陶瓷烤花紙以及玻璃烤花紙中應(yīng)用時(shí)，也由于成分中氧化鋁含量較高，難以得到光滑的彩飾表面。另一方面，稀土激活硅酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度和余輝時(shí)間往往低于稀土激活鋁酸鹽基發(fā)光材料。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種使用方便并具有良好的發(fā)光強(qiáng)度的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，一般表示式為MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX，其中MO為SrO、CaO、MgO和BaO的一種或多種；L為礦化劑，X為稀土激活劑，a、b、c和f代表當(dāng)MO的摩爾數(shù)為1時(shí)Al2O3、SiO2、礦化劑L和激活劑X的摩爾數(shù)，0.5≤(a+b)≤5，b＝(0.1-10)a，c＝0.02～0.5，f＝0.003～0.05。
上述發(fā)光材料中稀土激活劑包括摩爾比1∶(0.5～5)的氧化銪和鏑、鈰、釹、鐠、釤、鋱、鈥、鉺、銩、鐿的氧化物的至少一種或多種。
上述發(fā)光材料中稀土激活劑是摩爾比1∶(1～2)的氧化銪和氧化鏑。
上述發(fā)光材料中所用的礦化劑為堿金屬鹵化物或/和鹵化銨鹽，特別包括氯化銨或溴化銨。
本發(fā)明的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法包括如下步驟1)原料堿土金屬碳酸鹽或氧化物、氧化鋁或氫氧化鋁、二氧化硅粉末以及礦化劑L、激活劑X，按MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX中0.5≤(a+b)≤5，b＝(0.1-10)a，c＝0.02～0.5，f＝0.003～0.05的摩爾配比稱量后，充分混合，然后裝入坩堝中，在還原氣氛下，于1200～1450℃的溫度下，在最高溫度保溫2-4小時(shí)燒成；2)將上述燒結(jié)體粉碎，用去離子水、稀鹽酸溶液或乙醇洗滌，烘干，制備成稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料粉末。
上述步驟1)中的還原氣氛是氫氣、氨氣、氮?dú)夂蜌錃狻⑻剂！?br> 本發(fā)明通過(guò)選擇合適的鋁硅酸鹽基體材料、稀土激活劑、礦化劑以及制備方法成功地制備了一種新型的超長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。本發(fā)明發(fā)光材料發(fā)光亮度(激發(fā)后15秒鐘)達(dá)到1800mcd/m2，余輝時(shí)間超過(guò)12小時(shí)，其發(fā)光光譜主峰可依據(jù)成分在440nm-510nm范圍內(nèi)變化；在水介質(zhì)中呈中性；燒結(jié)體結(jié)構(gòu)松散，易于破碎。本發(fā)明的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料，可方便容易地用于生產(chǎn)各種注塑、擠出、薄膜等發(fā)光塑料、發(fā)光橡膠，發(fā)光陶瓷、搪瓷釉料及花紙、發(fā)光涂料等產(chǎn)品。
本發(fā)明發(fā)光材料的發(fā)光亮度和余輝時(shí)間的測(cè)試按GB/T14633-93標(biāo)準(zhǔn)要求。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不于限此。
實(shí)施例1. 稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，表示式MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX，其中MO為SrO、CaO；L為氯化銨，X為摩爾比1∶2的氧化銪Eu2O3和氧化鏑Dy2O3，a＝1.2，b＝2.0，c＝0.2，f＝0.018。
制備方法如下稱取SrCO329.69克，CaCO35.05克，Al2O3微粉30.75克，SiO2細(xì)粉30.18克，Eu2O3.0.52克，Dy2O31.12克；稱取氯化銨.2.69克，充分混合；將混合料裝入坩堝中，在還原氣氛(氫氣和氮?dú)?下，于1280℃煅燒，保溫2小時(shí)；將燒結(jié)體粉碎，用乙醇洗滌，烘干，制得發(fā)光材料粉料；本實(shí)施例所制備的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料，呈蘭紫色，發(fā)光亮度(激發(fā)后15秒鐘)1100mcd/m2，余輝時(shí)間長(zhǎng)于10小時(shí)，發(fā)光光譜λmax為440nm，在水溶液中呈中性。
實(shí)施例2. 稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，表示式MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX，其中MO為SrO、CaO；L為溴化銨，X為摩爾比1∶1的氧化銪Eu2O3和氧化鏑Dy2O3，a＝1.9，b＝2.0，c＝0.35，f＝0.018。
制備方法如下稱取SrCO318.52克，CaCO38.36克，Al2O3微粉40.50克，SiO2細(xì)粉25.11克，Eu2O30.44克，Dy2O30.93克，溴化銨6.14克，充分混合；將混合料裝入坩堝中，在還原氣氛(氨氣)下，于1250℃煅燒，保溫2小時(shí)；將燒結(jié)體粉碎，用乙醇洗滌，烘干，制得發(fā)光材料粉料；本實(shí)施例所制備的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料，呈天藍(lán)色，發(fā)光亮度(激發(fā)后15秒鐘)1800mcd/m2，余輝時(shí)間長(zhǎng)于10小時(shí)，發(fā)光光譜λmax為460nm，在水溶液中呈中性。
實(shí)施例3.稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，表示式MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX，其中MO為SrO、BaO；L為溴化銨，X為摩爾比1∶2的氧化銪Eu2O3和氧化鏑Dy2O3，a＝1.8，b＝2.0，c＝0.3，f＝0.018。
制備方法如下稱取SrCO314.42克，BaCO319.27克，Al2O3微粉35.83克，SiO2細(xì)粉23.45克，Eu2O30.41克，Dy2O30.87克；稱取NH4Br 5.75克，充分混合；將混合料裝入坩堝中，在還原氣氛(氫氣)下，于1300℃煅燒，保溫2小時(shí)；將燒結(jié)體粉碎，用乙醇洗滌，烘干，制得發(fā)光材料粉料；本實(shí)施例所制備的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料，呈蘭綠色，發(fā)光亮度(激發(fā)后15秒鐘)1600mcd/m2，余輝時(shí)間長(zhǎng)于10小時(shí)，發(fā)光光譜λmax為480nm，在水溶液中呈中性。
實(shí)施例4.稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，表示式MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX，其中MO為SrO、MgO∶L為氯化銨，X為摩爾比1∶2的氧化銪Eu2O3和氧化鏑Dy2O3，a＝1.6，b＝2.0，c＝0.3，f＝0.018。
制備方法如下稱取SrCO318.48克，MgO 5.05克，Al2O3微粉40.74克，SiO2細(xì)粉30.06克，Eu2O30.53克，Dy2O31.12克；稱取氯化銨4.02克，充分混合；將混合料裝入坩堝中，在還原氣氛下，于1330℃煅燒，保溫2小時(shí)；將燒結(jié)體粉碎，用乙醇洗滌，烘干，制得發(fā)光材料粉料；本實(shí)施例所制備的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料，呈藍(lán)綠色，發(fā)光亮度(激發(fā)后15秒鐘)1400mcd/m2，余輝時(shí)間長(zhǎng)于10小時(shí)，發(fā)光光譜λmax為490nm，在水溶液中呈中性。
實(shí)施例5.稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，表示式MO·aAl2O3·bSiO2·cLfX，其中MO為SrO、MgO；L為氯化銨，X為摩爾比1∶2的氧化銪Eu2O3和氧化釹Nd2O3，a＝0.4，b＝0.6，c＝0.08，f＝0.006。
制備方法如下稱取CaCO330克，MgO 19.10克，Al(OH)323.92克，SiO228.18克，Eu2O30.50克，Nd2O31.05，稱取氯化銨3.76克，充分混合；將混合料裝入坩堝中，在還原氣氛下，于1350℃煅燒，保溫2小時(shí)；將燒結(jié)體粉碎，用乙醇洗滌，烘干，制得發(fā)光材料粉料；本實(shí)施例所制備的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料，呈綠色，發(fā)光亮度(激發(fā)后15秒鐘)1200mcd/m2，余輝時(shí)間長(zhǎng)于10小時(shí)，發(fā)光光譜λmax為510nm，在水溶液中呈中性。
權(quán)利要求
1.一種稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特征在于，一般表示式為MO·aAl2O3·bSiO2·cL∶fX，其中MO為SrO、CaO、MgO和BaO的一種或多種；L為礦化劑，X為稀土激活劑，a、b、c和f代表當(dāng)MO的摩爾數(shù)為1時(shí)Al2O3、SiO2、礦化劑L和激活劑X的摩爾數(shù)，0.5≤(a+b)≤5，b＝(0.1-10)a，c＝0.02～0.5，f＝0.003～0.05。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特征在于，所述稀土激活劑X是摩爾比1∶(0.5～5)的氧化銪和鏑、鈰、釹、鐠、釤、鋱、鈥、鉺、銩、鐿的氧化物的至少一種或多種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特征在于，所述稀土激活劑是摩爾比1∶(1～2)的氧化銪和氧化鏑。
4.如權(quán)利要求1所述的稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，其特征在于，所述礦化劑為堿金屬鹵化物或/和鹵化銨鹽，特別是氯化銨或溴化銨。
5.一種權(quán)利要求1所述稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法，包括如下步驟1)原料堿土金屬碳酸鹽或氧化物、氧化鋁或氫氧化鋁、二氧化硅粉末以及礦化劑L、激活劑X，按MO·aAl2O3·bSiO2·cL∶fX中0.5≤(a+b)≤5，b＝(0.1-10)a，c＝0.02～0.5，f＝0.003～0.05的摩爾配比稱量后，充分混合，然后裝入坩堝中，在還原氣氛下，于1200～1450℃的溫度下，在最高溫度保溫2-4小時(shí)燒成；2)將上述燒結(jié)體粉碎，用去離子水、稀鹽酸溶液或乙醇洗滌，烘干，制備成稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽發(fā)光材料粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土激活堿土金屬鋁硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其制備方法。一般表示式為MO·aAl
文檔編號(hào)C09K11/80GK1277982SQ00111210
公開(kāi)日2000年12月27日 申請(qǐng)日期2000年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月14日
發(fā)明者孫釗, 蘇世民, 張玉軍, 朱仲力 申請(qǐng)人:山東倫博實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司