一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉及其制备方法

本发明涉及应力发光材料，具体为一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉及其制备方法。

背景技术：

1、应力发光(ml)是一种力学-光子转换过程，即材料在机械刺激下发出光，例如，摩擦、拉伸、断裂等。机械能在生活中处处可见，因此ml材料在压力传感、防伪和裂纹检测等方面发挥着重要作用。目前，最为普遍/公认的ml荧光粉是以zns:cu/mn2+为代表的硫化物，但是硫化物很不稳定；另外，硫化物经过预辐射之后产生余辉，会影响对于ml材料性能的监测。因此，如何获得一种没有余辉、但是具有应力发光现象并且稳定性高具有合适宿主和激活剂的性能新型ml材料是本领域亟需解决的问题之一。

2、现有的机械应力发光材料多为无机机械发光材料，材料的种类单一、发光强度低；能实现紫外发射的应力发光材料很少，缺乏在室温环境下机械发光亮度高的无机机械发光材料。

3、研究发现，碱土镓锗酸盐((sr,ca)3ga2ge4o14、la3ga5geo14、zn3ga2ge2o10、zn3ga2geo8、ca3ga2geo12等)不仅可以俘获电荷载流子的陷阱，并且还具有较低的合成温度、较高的稳定性和合理的电导率，可以作为氧化物主体，常常被用作荧光粉制备的基体材料；另外，碱土镓锗酸盐可以提供许多扭曲的多面体位点进行取代，导致发射器周围存在显著的固有晶格缺陷作为陷阱。基于此，具有高度失真的十二面体(cao8组)结构的ca2ga2geo7是可以实现高效ml材料的潜在新宿主，碱土镓锗酸盐有望成为应力发光的候选材料。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉及其制备方法，通过调控eu3+的浓度以调整应力发光强度，用eu取代ca，改变了ca2+周围的晶体场环境，实现了紫外应力发光；而且采用传统的高温固相法制备该材料，制备的工艺简单，设备要求低，条件容易控制，成本低廉，制备过程无有毒有害物质产生，环境友好。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉，所述应力荧光粉的化学通式为：ca2-xga2geo7:xeu3+，其中，0＜x≤0.09。

4、上述的一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、根据各组分的化学计量比称取原料，并将其加入玛瑙研钵中得到初始混合原料；

6、s2、向盛装有混合原料的玛瑙研钵中加入酒精进行研磨，将研磨后的混合物倒入刚玉坩埚中；

7、s3、将盛装有混合物的刚玉坩埚放入马弗炉中，利用高温固相法制备得到所需应力荧光粉。

8、进一步地，在s1中，称取的原料为caco3、ga2o3、geo2和eu2o3，且所有原料的纯度均为99.99％。

9、进一步地，在s2中，加入酒精进行研磨的时间为40min。

10、进一步地，在s3中，盛装有混合物的刚玉坩埚在马弗炉中以5℃/min加热至1300℃进行烧结，保温6h；然后至自然冷却后，倒入玛瑙研钵中研磨得到应力荧光粉。

11、技术方案的有益效果是：

12、1、本发明提供的应力荧光粉在254nm辐射时具有机械发光发射，无需预激发，并且荧光粉不具备余辉现象；并且通过调控eu3+的浓度以调整应力发光强度，用eu取代ca，改变了ca2+周围的晶体场环境，实现了紫外应力发光，有利于防伪、传感器等应用；

13、2.本发明提供的应力荧光粉的制备方法，选用高纯的原料粉体，非常适合用于高纯荧光粉的制备，且荧光粉稳定性较好，不易潮解；采用传统的固相反应方法制备，工艺简单，设备要求低，条件容易控制，成本低廉，制备过程无有毒有害物质产生，对环境友好。

技术特征：

1.一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉，其特征在于，所述应力荧光粉的化学通式为：ca2-xga2geo7:xeu3+，其中，0＜x≤0.09。

2.根据权利要求1所述的一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉的制备方法，其特征在于，在s1中，称取的原料为caco3、ga2o3、geo2和eu2o3，且所有原料的纯度均为99.99％。

4.根据权利要求2所述的一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉的制备方法，其特征在于，在s2中，加入酒精进行研磨的时间为40min。

5.根据权利要求2所述的一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉的制备方法，其特征在于，在s3中，盛装有混合物的刚玉坩埚在马弗炉中以5℃/min加热至1300℃进行烧结，保温6h；然后至自然冷却后，倒入玛瑙研钵中研磨得到应力荧光粉。

技术总结本发明属于应力发光材料技术领域，公开了一种稀土离子掺杂镓锗酸盐应力荧光粉及其制备方法，应力荧光粉的化学通式为：Ca<subgt;2‑</subgt;<subgt;x</subgt;Ga<subgt;2</subgt;GeO<subgt;7</subgt;:xEu<supgt;3+</supgt;；制备方法包括S1、称取原料，加入玛瑙研钵中得到混合原料；S2、加入酒精研磨，然后倒入刚玉坩埚中；S3、将刚玉坩埚放入马弗炉中，利用高温固相法制备应力荧光粉；本发明通过调控Eu<supgt;3+</supgt;的浓度以调整应力发光强度，用Eu取代Ca，改变Ca<supgt;2+</supgt;周围的晶体场环境，实现紫外应力发光，该样品无需预激发，不具有余晖影响，有利于防伪、传感器等应用；采用高温固相法制备该材料，制备的工艺简单，设备要求低，条件容易控制，成本低廉，制备过程无有毒有害物质产生，环境友好。技术研发人员：陈雯菁,赵景泰,史瑞,刘伟,张泽青,王强受保护的技术使用者：桂林电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27