一种硅铝酸盐基混合辉光发光材料及其制备方法

1.本发明涉及长余辉发光材料技术领域，具体为一种硅铝酸盐基混合辉光发光材料及其制备方法。


背景技术：

2.长余辉发光材料简称长余辉材料是一种光致发光材料，它是一类吸收能量并在激发停止后仍可继续发出光的物质，是一种具有广泛应用前景的材料，现有技术中长余辉发光材料通常以硅酸盐或铝酸盐作为基质，通过向其内掺杂激活剂，从而在光源的激发下产生发光现象，然而现有技术中的长余辉发光材料通常单独采用硅酸盐或铝酸盐为基质，通过掺杂激活剂产生辉光效应，由于硅酸盐基材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，且材料较为廉价，但以硅酸盐为基质的长余辉材料通常发光时间较短，而以铝酸盐为基质的长余辉材料发光时间较长，现有技术中未将二者进行优势互补。
3.因此，本发明的目的在于提供一种将硅酸盐基和铝酸盐基长辉光发光材料进行混合，从而制得结构结构性能优异且发光时长优于硅酸盐基材料的混合发光材料。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种硅铝酸盐基混合辉光发光材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.实施例一：
7.一种硅铝酸盐基混合辉光发光材料，包括硅酸盐基及铝酸盐基两种混合长余辉发光材料组分，第一组分以mgsio3为基质、以mn
2
为激活剂、以eu
2
及dy
3
为共激活剂，其化学通式为：nmgsio3:wmn
2
、yeu
2
、zdy
3
；
8.第二组分以lial5o8为基质,以mn4

为激活剂,其化学通式为：mlial5o8:xmn
4
；
9.通过将第一组份及第二组分比例混合高温固相反应后，制得混合辉光发光材料。
10.优选的，所述nmgsio3、mlial5o8的混合配比n：m＝1：2。
11.优选的，所述mn
2
的摩尔数w为0.02～0.06，mn
4
的摩尔数x为0.02～0.05，eu
2
的摩尔数y为0.02～0.07以及dy
3
的摩尔数z为0.02～0.06。
12.一种制备方法，用于制备上述的硅铝酸盐基混合辉光发光材料，包括以下步骤：
13.步骤一：通过溶胶-凝胶法将原料：mg(no3)2.6h2o、正硅酸乙酯、无水乙醇、30％双氧水、hno3、eu2o3、dy2o3、mn(no3)2按照配比反应制得前驱物溶液、将前驱物溶液放在磁力搅拌器上搅拌3-5h，形成溶胶、将制得的溶胶放入恒温水浴箱中形成凝胶并蒸发、将蒸发后的干凝胶放入盛有活性炭粉的坩埚中预热至500℃保温3h，并继续升温至1400℃保温6h后制得第一组分粉体；
14.步骤二：用高温固相法将原料：lico3、a1(oh)3、mnco3按配比混合研磨后,于1400℃氧气气氛下烧结6-8h,冷却到室温时取出，并对玻璃态的lial5o8充分研磨，从而制得第二组
分；
15.步骤三：将第一组分与第二组分充分研磨混合后，在1400℃温度下保温3h，制得混合辉光发光材料。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明通过将硅酸盐基和铝酸盐基长辉光发光材料进行混合，进而改善了现有硅酸盐基或铝酸盐基长辉光发光材料存在的不足，混合后的材料具备较好的防水性及结构强度，大大延长了长辉光材料的使用寿命；
18.2、本发明通过将两种红色发光材料进行混合，经过混合后的材料产生近橙色的长辉光发光特性，丰富了长辉光材料的颜色种类。
19.本发明通过将硅酸盐基和铝酸盐基长辉光发光材料进行混合，进而改善了现有硅酸盐基或铝酸盐基长辉光发光材料存在的不足，并且经过混合后的材料产生近橙色的长辉光发光特性，丰富了长辉光材料的颜色种类。
附图说明
20.图1为本发明的混合辉光发光组分波长光谱图；
21.图2为本发明的第一组份波长光谱图；
22.图3为本发明的第二组份波长光谱图；
23.图4为本发明的混合对照波长光谱图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例：
26.请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
27.实施例一：
28.一种硅铝酸盐基混合辉光发光材料，包括硅酸盐基及铝酸盐基两种混合长余辉发光材料组分，第一组分以mgsio3为基质、以mn
2
为激活剂、以eu
2
及dy
3
为共激活剂，其化学通式为：nmgsio3:wmn
2
、yeu
2
、zdy
3
；
29.第二组分以lial5o8为基质,以mn4

为激活剂,其化学通式为：mlial5o8:xmn
4
；
30.通过将第一组份及第二组分比例混合高温固相反应后，制得混合辉光发光材料。
31.在该实施例中，mgsio3:wmn
2
、yeu
2
、zdy
3
作为硅酸盐基质的第一组分，通过对制得的第一组分在紫外线照射后进行光谱仪测定，得到说明书附图2所示的激发光谱，由图可得，光谱曲线在650nm波长附近强度最高，该波长为红光波长范围，其与肉眼观察颜色一致，通过查阅资料可知，引起这种原因的原因是mn
2
在mgsio3晶格内发生能级跃迁，由于mgsio3晶体内形成一维长链而使得mn
2
占据了mg
2
的位置，跃迁过程可能造成了650-680nm之间的跃迁发射，从而形成了上述光谱曲线，其余晖发光时间约为4h，通过添加eu
2
以及dy
3
能够进提高光谱曲线的发射强度，该共激活剂的添加组合已经被现有技术而公开；
32.而mlial5o8:xmn
4
作为铝酸盐的第二组分中，通过对制得的第二组分在紫外光照射下进行光谱仪测定，得到说明书附图3的光谱，由图可知，光谱曲线在670nm波长范围附近强度最高，该波长同样为红色波长范围，通过观察可知其颜色为红色，通过分析可知，mn
4
在紫外光照射下在lial5o8内发生跃迁从而通过mn
4
填充了al
3
的位置，跃迁过程中产生了680-700nm之间的跃迁发射，从而形成了上述光谱曲线，通过观察其余晖发光时间大于10h。
33.将二者掺杂混合并经高温固相烧结反应后，通过对混合的组分进行紫外光照射并进行光谱测定，得到说明书附图1的激发光谱，由图可知，光谱曲线在620nm范围内波长强度最高，通过肉眼观察其发光颜色呈现淡橙色，且强度有所减弱，由于第一组份及第二组分中的光谱强度峰值均处于红色区间，而将二者混合后的峰值处于近橙色波长范围内，考虑其是否与二者混合后的高温固相烧结反应有关，因此增设了将第一组份及第二组分充分混合后，不经过高温固相反应后的混合对照组，通过紫外光照射后对其进行光谱仪检测得到说明书附图4中的光谱区间，由图可知，光谱曲线呈现多峰状态，且峰值区间仍然处于650-670nm的波长范围内，与第一组份及第二组分对应的峰值范围接近，因此通过对照组实验得出，说明书附图1中产生的橙色长辉光发光现象与高温固相烧结反应有关，通过分析得出，第一组份或第二组分中起到激活剂作用的为mn
4
以及mn
2
，而在高温固相烧结反应中，mn
4
与mn
2
发生电子迁移使得体系中出现mn
4
、mn
2
以及mn
3
，进而弱化了体系中mn
4
以及mn
2
的摩尔比例，在紫外光照射下，mn
4
、mn
2
以及mn
3
同时参与了能级跃迁，从而产生了在620nm范围附近的跃迁发射，且由于mn
3
参与能及跃迁，使得mn
4
与mn
3
的跃迁能量减弱，同时观察到该混合组分中辉光时间持续8h，远大于了传统硅酸盐基长余辉发光材料的发光时间，且利用组分中掺杂的硅酸盐基提高了混合组分的防水性，同时混合组分产生了新的辉光颜色，丰富了长余辉发光材料的颜色种类。
34.实施例二：
35.在该实施例中，所述nmgsio3、mlial5o8的混合配比n：m＝1：2，通过提高组分中lial5o8组分的配比，进而提高组分中铝酸盐基的占比，由于铝酸盐基材料具有较长的辉光性能，进而提高混合组分中辉光发光时间。
36.实施例三：
37.在该实施例中，所述mn
2
的摩尔数w为0.02～0.06，mn
4
的摩尔数x为0.02～0.05，eu
2
的摩尔数y为0.02～0.07以及dy
3
的摩尔数z为0.02～0.06。
38.一种制备方法，用于制备上述的硅铝酸盐基混合辉光发光材料，包括以下步骤：
39.步骤一：通过溶胶-凝胶法将原料：mg(no3)2.6h2o、正硅酸乙酯、无水乙醇、30％双氧水、hno3、eu2o3、dy2o3、mn(no3)2按照配比反应制得前驱物溶液、将前驱物溶液放在磁力搅拌器上搅拌3-5h，形成溶胶、将制得的溶胶放入恒温水浴箱中形成凝胶并蒸发、将蒸发后的干凝胶放入盛有活性炭粉的坩埚中预热至500℃保温3h，并继续升温至1400℃保温6h后制得第一组分粉体；
40.实验步骤：
41.(1)计算好需用原料的计量并用容量瓶将hno3配置成浓度为6mol/l的溶液；
42.(2)称取一定量的mg(no3).6h2o，放入250m1的烧杯a中以备用
43.(3)用6mol/l hno3溶解eu2o3；用分析天平称取一定量的eu2o3并以mg原子为标准计算掺入试剂的量，放入小烧杯b中，然后加入一定量的的hno3，再加入适量的去离子水，在常
温下使eu2o3充分溶解。
44.(4)用hno3溶解dy2o3：用分析天平称取一定量的dy2o3，以mg原子为标准计算掺入试剂的量，放入小烧杯c中，加入一定量的hno3，再加入适量的去离子水，使其成为浆状，用分析天平称出此时烧杯的质量a,然后放在恒温磁力搅拌器上加热均匀搅拌，在其过程中当烧杯b中的溶液有蒸汽出现时，慢慢滴入少许hno3直到溶液变澄清，最后将其中的水和硝酸蒸发直到溶液在5ml以下。
45.(5)将溶解好的eu(no3)和dy(no3)3加入到烧杯a中；
46.(6)分别用适量的30％hzoz冲洗烧杯b和c，并分别用分析天平记录其质量，使其恰好等于与水混合需要的量，将冲洗的溶液加入到烧杯a中，并添加剩余的水，并将烧杯a中的溶液摇匀使mg(no3).6h2o充分溶解；
47.(7)用分析天平称取计算好的无水乙醇的量，加入烧杯a中；
48.(8)用分析天平称取计算好的teos的量，加入烧杯a中，制备出前驱物溶液；
49.(10)将前驱物溶液放在磁力搅拌器上搅拌4h，形成溶胶；
50.(11)将制备好的溶胶放入恒温水浴箱中使溶胶转变成凝胶并最终蒸发成于凝胶；
51.(12)将适量的干凝胶放入坩埚中，将上一步中盛有干凝胶的坩埚放入井式高温炉中预烧到500℃，保温3h，在1400℃，保温6h，升温速率为10℃/min，制备出粉体，将粉体稍加研磨以便性能测试。
52.步骤二：用高温固相法将原料：lico3、a1(oh)3、mnco3按配比混合研磨后,于1400℃氧气气氛下烧结6-8h,冷却到室温时取出，并对玻璃态的lial5o8充分研磨，从而制得第二组分；
53.将上述原料按配比混合研磨后,于1400℃氧气气氛下烧结8h后冷却到室温时取出，选用氧气气氛烧结是为了把原料中的mn充分氧化成mn
4
，成品中除了lial5o8其余均为粉末状物质，通过将lial5o8充分研磨并将其余粉末一并进行混合。
54.步骤三：将第一组分与第二组分充分研磨混合后，在1400℃温度下保温3h，制得混合辉光发光材料。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。