一种黄色磷酸盐长余辉发光材料及其制备方法

本发明属于发光材料，涉及一种黄色磷酸盐长余辉发光材料及其制备方法。

背景技术：

1、长余辉发光是指一种材料在被光源（可见光、紫外线、x射线等）激发后产生光同时吸收光能且存储起来，激发停止后再将存储的能量缓慢地以光的形式向外释放，发光持续时间从几微秒到几天不等。通常认为这种长余辉发光现象是由于被陷阱俘获的载流子（电子或空穴）在热激发下缓慢释放所致。在过去几十年中，长余辉发光材料由于其独特的光学性能广泛应用于安全指示、弱光照明、活体生物成像和能量存储等领域。如同其它照明及显示行业一样，追求多种颜色长余辉发光材料以实现全色夜光照明是长余辉发光材料行业的最终目标。然而，由于各种颜色长余辉荧光粉的衰减不同，使得长余辉发光不可能通过红绿蓝三基色来实现这一目标。目前，蓝、绿色的长余辉荧光粉已经趋于成熟，并用于实际生产，但是，长波发射（波长大于570nm）的长余辉材料依然难以满足需要，特别是长波发射的黄色长余辉材料。这一方面是因为能够产生黄光发射的稀土离子eu2+需要一个合适的晶体场环境。另一方面，与其他颜色相比黄色光的波长范围较短，仅仅是577nm～597nm的范围内。因此，获得一种黄色长余辉发光材料非常困难。

2、专利《橙黄色长余辉荧光粉及其制备方法》（专利号200710056035.7）公开了以eu2+为激活离子的橙黄色长余辉发光材料 srsio5:eu2+, dy3+，制备时需要较高的温度，一方面浪费能源，另一方面增加了材料的制造成本。专利《一种长余辉发光材料及其制备方法》（专利号201510217356.5）公布了一种黄色长余辉材料，其余辉持续时间仅有5个小时，远小于蓝、绿色长余辉材料余辉时间，无法满足实际应用需求。此外，磷酸盐是一种很好的基质，稀土磷酸盐发光材料具有合成温度低的特点；其以独居石、磷钇矿等天然矿物的状态存在于自然界中，这决定了它具有非常稳定的化学性质；同时磷酸盐基质本身具有价廉、无毒、无污染、基质吸收带位于较短波长等优点。因此，在磷酸盐体系中获得制备简单、余辉亮度高、余辉时间大于9小时的黄色长余辉发光材料具有重要的科学与实际意义。专利申请《一种黄色长余辉发光材料及其制备方法》（申请号201410192345.1）公开了一种磷酸盐黄色长余辉发光材料，其余辉时间虽然可以达到9h，但其初始余辉亮度明显较低(～60 mcd/m2)，难以满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种余辉初始亮度超过250 mcd/m2且余辉时间可以持续9小时以上的黄色磷酸盐长余辉发光材料。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种黄色磷酸盐长余辉发光材料，化学表达式为rb1.9ba0.1sr1- xp2o7: xeu2+；其中，0.0025≤ x≤0.005。

3、该黄色磷酸盐长余辉发光材料的发光波长450nm～800nm，发射峰位于577 nm。

4、本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述黄色磷酸盐长余辉发光材料的制备方法，按以下步骤进行：

5、1）按黄色磷酸盐长余辉发光材料化学表达式rb1.9ba0.1sr1- xp2o7: xeu2+中各化学元素的化学计量比，分别取以下原料：

6、rb2co3；

7、eu2o3；

8、baco3、bao或ba(no3)2；

9、srco3、sro或sr(no3)2；

10、nh4h2po4或(nh4)2hpo4；

11、将所取各原料混合，充分混合研磨，制得原料粉末；

12、2）将原料粉末置于温度800℃～1000℃的环境中，在还原气氛下焙烧4～6h，冷却至室温，得到煅烧物；

13、还原气氛可以采用两种气体：第一种是按体积百分比由5～25%氢气(h2)和95～75%氮气(n2)组成的混合气体；第二种是按体积百分比由5～25%一氧化碳(co)和95～75%氮气(n2)组成的混合气体。

14、3）研磨煅烧物，制得黄色磷酸盐长余辉发光材料。

15、本发明长余辉发光材料在紫外光激发下，4f基态的电子将跃迁至导带，一些电子弛豫至eu2+的激发态并产生宽带黄色发射，一些电子通过导带被电子陷阱捕获。停止紫外线照射后，这些捕获的电子将通过导带返回到 eu2+的5d激发态，从而产生黄色长余辉发射。

16、长余辉发光材料关键的两项性能参数分别是余辉初始亮度和余辉时间，本发明长余辉发光材料的余辉初始亮度为261.6 mcd/m2、余辉时间可达12 h以上，是在部分ba2+非等价取代rb+的过程中，为材料中引入了丰富的缺陷，从而使得该材料表现出优异的余辉性能。

17、本发明制备方法具有以下优点：

18、1）采用eu2+做为激活剂离子，低温煅烧，制得经200～400 nm波长光激发后能发出峰值位于577 nm的黄色长余辉发光材料。

19、2）制备方法简单、无污染、无需添加助溶剂、成本低，适合大规模工业化生产。

20、3）制得的长余辉发光材料的余辉时间长、强度高。

技术特征：

1.一种黄色磷酸盐长余辉发光材料，其特征在于，该长余辉发光材料的化学式为rb1.9ba0.1sr1-xp2o7: xeu2+；其中，0.0025≤x≤0.005。

2.一种权利要求1所述黄色磷酸盐长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：

3.如权利要求2所述的黄色磷酸盐长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，还原气氛采用两种混合气体：第一种是按体积百分比由5～25%氢气和95～75%氮气组成的混合气体；第二种是按体积百分比由5～25%一氧化碳和95～75%氮气组成的混合气体。

4.如权利权利要求2所述的黄色磷酸盐长余辉发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，以5℃/min的升温速率升温至800～1000℃。

技术总结本发明公开了一种黄色磷酸盐长余辉发光材料及其制备方法，该发光材料的化学式为Rb<subgt;1.9</subgt;Ba<subgt;0.1</subgt;Sr<subgt;1‑x</subgt;P<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;:xEu<supgt;2+</supgt;；其中，0.0025≤x≤0.005。按化学式中各原料的化学计量比，分别称取各原料，Rb通过碳酸盐引入，Sr和Ba通过碳酸盐、氧化物或硝酸盐引入，P通过NH<subgt;4</subgt;H<subgt;2</subgt;PO<subgt;4</subgt;或(NH<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;HPO<subgt;4</subgt;引入，Eu通过Eu<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;引入；充分混合研磨各原料，得原料粉末；在还原气氛和一定温度下保温，随炉冷却至室温，研磨，制得黄色磷酸盐长余辉发光材料。该制备方法简单，无污染、无需添加助溶剂、成本低，适合大规模工业化生产，能够制得具有余辉时间长、强度高等优点的黄色长余辉发光材料。技术研发人员：张强,刘斌,郭艳珠,马西麟受保护的技术使用者：兰州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5