本發(fā)明涉及發(fā)光材料，特別涉及一種具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

各種機械力作用在固體材料上產(chǎn)生發(fā)光的現(xiàn)象稱為力致發(fā)光。力致發(fā)光材料則是指在超聲波振蕩、脈沖壓力、沖擊變形、彎曲、摩擦、斷裂、刮擦或熱沖擊作用的情況下發(fā)出可檢測光的材料。力致發(fā)光在1905年被Francis Bacon首次報道，他發(fā)現(xiàn)用刀化堅硬的糖晶體會發(fā)出瞬時的光。早期的力致發(fā)光材料的研究也主要集中于固體變形材料，經(jīng)過幾個世紀(jì)的研究報道約50％的無機鹽和有機固體都存在力致發(fā)光特性。近期的研究包括SrAl₂O₄:(Eu、Dy)、SrAl₂O₄:Eu、SrAl₂O₄:Ce、SrMgAlO₁₁:Eu、SrCaMgSi₂O₇:Eu、SrBaMgSi₂O₇:Eu等，力致發(fā)光的效果更明顯更易觀察。

基于力致發(fā)光材料特殊的性能，可應(yīng)用于力致發(fā)光傳感器方面，使該類型傳感器在可視化壓力、飛機及車輛等的損壞預(yù)測及建筑結(jié)構(gòu)的損壞和變形檢測等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用。目前對于力致發(fā)光傳感器的研究正處于探索時期，所以力致發(fā)光材料在可視范圍內(nèi)的研究對未來傳感技術(shù)的發(fā)展有至關(guān)重要的意義。但是目前對于力致發(fā)光材料的研究范圍比較窄，大部分集中于稀土離子的摻雜，發(fā)光顏色以藍(lán)色、黃色為主，所以實現(xiàn)多顏色發(fā)光材料的開發(fā)是目前力致發(fā)光材料研究中的重要部分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，力致發(fā)光波長位于650～750nm，發(fā)射峰位于700nm。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的制備方法，制備方法簡單，對設(shè)備要求低，利于大規(guī)模推廣。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，以Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同時為0且Z、W不同時為0，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺的摻雜量為基質(zhì)的0.01mol％～5mol％。

一種具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按以下成分稱量原料：Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中0≤X<5，0≤Y<5，0≤Z<5，0≤W<5，其中X、Y不同時為0且Z、W不同時為0，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺的摻雜量為基質(zhì)的0.01mol％～5mol％；

所述原料包括含鋅化合物、含鎂化合物、含錫化合物和含鉻化合物；

(2)稱量好的原料研磨后在900～1100℃預(yù)燒1～12小時后取出，再次研磨后，于1100～1300℃燒制2～10小時，得到具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料。

步驟(2)所述的研磨，具體為：

在瑪瑙研體中研磨20～40分鐘。

所述含鋅化合物為氧化鋅。

所述含鎂化合物為碳酸鎂。

所述含鎵化合物為氧化鎵。

所述含錫化合物為氧化錫。

所述含鉻化合物為氧化鉻。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，發(fā)光波長位于650～750nm，發(fā)射峰位于700nm。

(2)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，發(fā)光為肉眼可見的紅色，利于識別。

(3)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，發(fā)光為受力發(fā)光，可以反復(fù)使用，利于應(yīng)用。

(4)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的制備方法，制備方法簡單，對設(shè)備要求低，利于大規(guī)模推廣。

附圖說明

圖1為實施例1制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的X射線衍射圖譜。

圖2為實施例1制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的力致發(fā)光光譜。

圖3為實施例1制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的激發(fā)光譜。

圖4為實施例5制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的力致發(fā)光光譜。

圖5為實施例5制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的力致發(fā)光峰所對應(yīng)的激發(fā)光譜。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

本實施例按照以下成分稱量物料：具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr，以Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中X＝1、Y＝0、Z＝2、W＝0，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺離子的摻雜量為1％；按該配比分別稱量氧化鋅、氧化鎵、氧化鉻。經(jīng)研磨20分鐘后，在1050℃預(yù)燒3小時后取出，再次研磨后，于1200℃燒制5小時。

本實施例制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料的X射線衍射圖譜如圖1所示，由圖可知該具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr(X＝1、Y＝0、Z＝2、W＝0)與該基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片PDF#38-1240對應(yīng)良好，證實了本實施例所得材料基質(zhì)為Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr(X＝1、Y＝0、Z＝2、W＝0)。本實施例制備的具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料薄膜樣品，在外界尖銳物刮擦下，產(chǎn)生肉眼可見的紅色熒光。圖2為本實施例所得材料的力致發(fā)光光譜，可以看到樣品在外界力的作用下發(fā)出650-750nm的熒光，發(fā)光峰位在于700nm。在圖3中顯示了該材料的力致發(fā)光峰所對應(yīng)的激發(fā)光譜，獲得3個激發(fā)峰分別位于280nm，397nm和545nm，證實了該材料的發(fā)光中心是Cr³⁺離子。

實施例2

本實施例按照以下成分稱量物料：具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr，以Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中X＝1、Y＝1、Z＝4、W＝0，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺離子的摻雜量為3％；按該配比分別稱量氧化鋅、氧化鎵、氧化鉻、碳酸鎂。經(jīng)研磨20分鐘后，在1050℃預(yù)燒4小時后取出，再次研磨后，于1200℃燒制6小時。所得具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，其力致發(fā)光波長位于650～750nm，發(fā)射峰位于700nm。

實施例3

本實施例按照以下成分稱量物料：具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr，以Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中X＝3、Y＝1、Z＝4、W＝1，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺離子的摻雜量為4％；按該配比分別稱量氧化鋅、氧化鎵、氧化鉻、碳酸鎂、氧化錫。經(jīng)研磨20分鐘后，在1000℃預(yù)燒3小時后取出，再次研磨后，于1300℃燒制5小時。所得具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，其力致發(fā)光波長位于630～750nm，發(fā)射峰位于695nm。

實施例4

本實施例按照以下成分稱量物料：具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr，以Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中X＝1、Y＝2、Z＝2、W＝1，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺離子的摻雜量為5％；按該配比分別稱量氧化鋅、氧化鎵、氧化鉻。經(jīng)研磨20分鐘后，在1100℃預(yù)燒3小時后取出，再次研磨后，于1200℃燒制6小時。所得具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料，其力致發(fā)光波長位于620～790nm，發(fā)射峰位于698nm。

實施例5

本實施例按照以下成分稱量物料：具有力致發(fā)光性能的發(fā)光材料Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}:Cr，以Zn_xMg_yGa_zSn_wO_{(x+y+1.5z+2w)}為基質(zhì)，其中X＝0、Y＝1、Z＝0、W＝2，摻雜離子Cr³⁺為激活離子，其中Cr³⁺離子的摻雜量為5％；按該配比分別稱量氧化鋅、氧化鎵、氧化鉻。經(jīng)研磨20分鐘后，在1100℃預(yù)燒3小時后取出，再次研磨后，于1200℃燒制6小時。圖4為本實施例所得材料的力致發(fā)光光譜，可以看到樣品在外界力的作用下發(fā)出660-750nm的熒光，發(fā)光峰位在于694nm。在圖5中顯示了該材料的力致發(fā)光峰所對應(yīng)的激發(fā)光譜，獲得2個激發(fā)峰分別位于289nm和407nm，證實了該材料的發(fā)光中心是Cr³⁺離子。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。