專利名稱：一種高亮度抗水解稀土激活發(fā)光材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高亮度抗水解稀土激活發(fā)光材料及其制備方法，屬于稀土發(fā)光材料科學，并涉及溶膠-凝膠法表面封閉技術。
近幾年國內(nèi)外發(fā)展起來多種稀土發(fā)光激活材料，由于具有初始亮度高，余輝時間長，無放射性危害等優(yōu)點被人們接受，漸漸替代傳統(tǒng)的硫化物發(fā)光材料，關于這類發(fā)光材料在國內(nèi)外已有許多報道和專利介紹。中國發(fā)明專利公開號CN 111579A提出了稀土離子(Eu，Ce，Tb，Dy)和非稀土離子(Sb，Sn)共激活的發(fā)光材料；中國發(fā)明專利公開號CN 1152018A公開了一種長余輝高亮度發(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。中國發(fā)明專利公開號CN1193651A公開了一種長余輝高亮度發(fā)光材料及其制備方法，一般式為(Sr0.995-0.998Eu0.0005-0.002)Al2O4·(Sr0.9995-0.998Eu0.0005-0.002O)·n(Al1-a-bBbDya)2O3，中國發(fā)明專利公開號CN1132777A和美國專利(US Patent 5686022)都公開了稀土激活的堿土金屬鋁酸鹽發(fā)光材料及其制備工藝；中國發(fā)明專利公開號CN 1194292公開了一種硅酸鹽長余輝發(fā)光材料及其制造方法，發(fā)光材料發(fā)出峰值為450nm-580nm的發(fā)射光譜，呈現(xiàn)蘭、蘭綠、綠、綠黃、黃等顏色的長余輝發(fā)光。
但是，上述發(fā)明的發(fā)光材料的初始亮度不夠高，顏色也不夠豐富；并且發(fā)光材料中含有較多堿土金屬氧化物，在水中容易水解呈強堿性，在酸性介質(zhì)中容易起中和反應，所以上述發(fā)光材料在許多場合應用困難，有較大的使用局限性。
因此本發(fā)明的第一個目的是提供一種高亮度長余輝和多顏色(淺黃色、淺藍色、紫色)的稀土激活發(fā)光材料及其制備方法。本發(fā)明的第二個目的是解決目前稀土激活發(fā)光材料在水中容易水解顯強堿性，或在酸性介質(zhì)中容易起中和反應造成使用困難等問題，提供一種在水溶液或酸性介質(zhì)中性能穩(wěn)定的高亮度長余輝稀土激活發(fā)光材料，可以廣泛應用于各種行業(yè)。
本發(fā)明的目的通過以下方式實現(xiàn)1、一種高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征是由化學式R.·aAl2O3·bB2O3∶cBi2O3·dL表示的高溫燒結體，式中R代表CaO、MgO、BaO、SrO其中的一種，L代表Eu2O3、Dy2O3、Ho2O3三種稀土氧化物，a、b、c、d代表R的摩爾數(shù)為1時，Al2O3、B2O3、Bi2O3和稀土氧化物的摩爾數(shù)，0.5≤a≤5、0.01≤b≤0.5、0.002≤c≤0.006、0.001≤d≤0.05，三種稀土氧化物為第一激活劑，氧化鉍為第二激活劑。
2、上述1所要求的高亮度稀土發(fā)激活光材料，其特征在于當R為SrO、0.5≤a≤1時，該發(fā)光材料具有以下特點(1)粉體顏色黃色(2)發(fā)光顏色淺黃色(3)發(fā)光光譜主峰520nm(4)初始亮度≥15000mcd/m2
(5)余輝時間≥2000分鐘(6)在水中極易水解，水溶液PH值在12左右3、上述1所要求的高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征在于當R為SrO、1＜a≤5時，該發(fā)光材料具有以下特點(1)粉體顏色黃色(2)發(fā)光顏色淺藍色(3)發(fā)光光譜主峰490nm(4)初始亮度≥12000mcd/m2(5)余輝時間≥3000分鐘(6)在水中易水解，水溶液PH值在11左右。
4、上述1所要求的高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征在于當R為CaO時，該發(fā)光材料具有以下特點(1)粉體顏色淺白色(2)發(fā)光顏色紫色(3)發(fā)光光譜主峰440nm(4)初始亮度≥10000mcd/m2(5)余輝時間≥1200分鐘(6)在水中極易水解，水溶液PH值在12左右。
5、根據(jù)上述2、3、4所制得高亮度不同顏色的稀土激活發(fā)光材料，用溶膠-凝膠法對發(fā)光粉體表面進行防水封閉處理，其特征在于根據(jù)反應式制備凝膠，發(fā)光材料與硅酸鉀質(zhì)量比要求在6-10倍的范圍內(nèi)，通過分散攪拌裝置使Al2(SiO3)3凝膠均勻分布于發(fā)光材料表面，在600℃真空狀態(tài)下對上述表面處理發(fā)光材料進行焦化即可制得抗水解發(fā)光材料，通過掃描電鏡可以看到表面封閉處理的發(fā)光粉體表面生成一層納米級針狀結晶薄層，這一薄層可以阻止水及溶劑對發(fā)光材料的侵蝕，從而起保護作用，與未表面處理(不抗水解)發(fā)光材料相比較具有以下特點(1)粉體顏色不變化(2)發(fā)光顏色不變化(3)發(fā)光光譜主峰不變化(4)初始亮度稍有增加(5)余輝時間不變化(6)在水溶液或酸性介質(zhì)穩(wěn)定性良好，水溶液PH值在7左右。
(7)不抗水解發(fā)光材料掃描電鏡照片如

圖1所示；抗水解處理發(fā)光材料掃描電鏡如圖二所示。
6、上述2、3、4、要求的高亮度稀土激活發(fā)光材料的制備方法，其特征在于由下述工藝步驟(1)將粉末原材料R、Al2O3、H3BO3、Bi2O3和三種稀土氧化物按要求比例進行充分混合。
(2)將充分混合的原材料在還原氣氛(95％N2+5％H2)保護下，在1150℃-1250℃溫度下燒成，在最高溫度保溫2-3小時，自然冷卻。
(3)取出燒結體，用球磨機粉碎至5um-100um之間，即可制得高亮度稀土發(fā)光材料。
7、上述5要求的抗水解稀土發(fā)光材料的制備方法，其特征在于由下述工藝步驟(1)按比例稱量高亮度發(fā)光粉、硅酸鉀、九水硝酸鋁。把稱量好的發(fā)光粉加入硅酸鉀溶液中，攪拌均勻，然后滴加硝酸鋁溶液，用分散機分散均勻，在110℃烘干。
(2)把烘干體用去離子水清洗兩遍，烘干后在真空狀態(tài)下加熱至600℃，保溫一小時，自然冷卻至室溫，即可制得抗水解稀土激活發(fā)光材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有稀土激活的發(fā)光材料相比，具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明用Bi2O3和(Eu2O3、Dy2O3、Ho2O3)三種稀土氧化物共同作激活劑，使該材料的初始亮度有較大提高，根據(jù)聯(lián)邦德國DIN67510.1-92標準檢測，本發(fā)明的紫色發(fā)光材料初始亮度大于10000mcd/m2，淺黃色發(fā)光材料始亮度大于15000mcd/m2，而現(xiàn)有稀土激活的鋁酸鹽發(fā)光材料初始亮度一般低于10000mcd/m2。(2)本發(fā)明采用溶膠-凝膠法對發(fā)光粉體進行表面處理，在粉體表面生成一層致密的保護薄層，薄層厚度在數(shù)納米到數(shù)十納米，可以激活有效阻止水及其他介質(zhì)對發(fā)光材料的侵蝕，對發(fā)光材料進行保護，解決了現(xiàn)有發(fā)光材料易水解呈強堿性、與酸性介質(zhì)易起中和反應、與金屬材料摩擦變黑等缺陷和不足，極大拓寬了稀土發(fā)光材料使用范圍，可以廣泛應用于涂料、塑料、陶瓷、搪瓷、裝飾等多種行業(yè)。
下面結合實施例，對本發(fā)明進行具體說明，但本發(fā)明不受具體實施例限制
(4)初始亮度≥15000mcd/m2(5)余輝時間≥2000分鐘(6)可以在水溶液中穩(wěn)定存在，水溶液PH值在7左右
(3)發(fā)光光譜主峰440nm(4)初始亮度≥10000mcd/m2(5)余輝時間≥1000分鐘(6)可以在水溶液中穩(wěn)定存在，水溶液PH值在7左右
權利要求
1.一種高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征是由化學式R.·aAl2O3·bB2O3∶cBi2O3·dL表示的高溫燒結體，式中R代表CaO、MgO、BaO、SrO其中的一種，L代表Eu2O3、Dy2O3、Ho2O3三種稀土氧化物，a、b、c、d代表R的摩爾數(shù)為1時，Al2O3、B2O3、Bi2O3和稀土氧化物的摩爾數(shù)，0.5≤a≤5、0.01≤b≤0.5、0.002≤c≤0.006、0.001≤d≤0.05，三種稀土氧化物為第一激活劑，氧化鉍為第二激活劑。
2.權利要求1所要求的高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征在于當R為SrO、0.5≤a≤1時，該發(fā)光材料具有以下特點(1)粉體顏色黃色(2)發(fā)光顏色淺黃色(3)發(fā)光光譜主峰520nm(4)初始亮度≥15000mcd/m2(5)余輝時間≥2000分鐘(6)在水中極易水解，水溶液PH值在12左右
3.權利要求1所要求的高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征在于當R為SrO、1＜a≤5時，該發(fā)光材料具有以下特點(1)粉體顏色黃色(2)發(fā)光顏色淺藍色(3)發(fā)光光譜主峰490nm(4)初始亮度≥12000mcd/m2(5)余輝時間≥3000分鐘(6)在水中易水解，水溶液PH值在11左右。
4.權利要求1所要求的高亮度稀土激活發(fā)光材料，其特征在于當R為CaO時，該發(fā)光材料具有以下特點(1)粉體顏色淺白色(2)發(fā)光顏色紫色(3)發(fā)光光譜主峰440nm(4)初始亮度≥10000mcd/m2(5)余輝時間≥1200分鐘(6)在水中極易水解，水溶液PH值在12左右。
5.根據(jù)權利要求2、3、4所制得高亮度稀土激活發(fā)光材料，用溶膠-凝膠法對發(fā)光粉體表面進行防水封閉處理，其特征在于根據(jù)反應式制備凝膠，發(fā)光材料與硅酸鉀質(zhì)量比要求在6-10倍的范圍內(nèi)，通過分散攪拌裝置使Al2(SiO3)3凝膠均勻分布于發(fā)光材料表面，在600℃真空狀態(tài)下對上述表面處理發(fā)光材料進行焦化即可制得抗水解發(fā)光材料，與未處理發(fā)光材料相比較具有以下特點(1)粉體顏色不變化(2)發(fā)光顏色不變化(3)發(fā)光光譜主峰不變化(4)初始亮度稍有增加(5)余輝時間不變化(6)在水溶液或酸性介質(zhì)穩(wěn)定性良好，水溶液PH值在7左右。
6.權利要求2、3、4、5所述的高亮度抗水解稀土激活發(fā)光材料的制備方法，其特征在于由下述工藝步驟(1)將粉末原材料R、AL2O3、H3BO3、Bi2O3和三種稀土氧化物按要求比例進行充分混合。(2)將充分混合的原材料在還原氣氛(95％N2+5％H2)保護下，在1150℃-1250℃溫度下燒成，在最高溫度保溫2-3小時，自然冷卻至室溫。(3)取出燒結體，用球磨機粉碎至5um-100um之間。(4)按比例稱量發(fā)光粉、硅酸鉀、九水硝酸鋁。把稱量好的發(fā)光粉加入硅酸鉀溶液中，攪拌均勻，然后滴加硝酸鋁溶液，用分散機分散均勻，在110℃烘干。(5)把烘干體用去離子水清洗兩遍，烘干后在真空狀態(tài)下加熱至600℃，保溫一小時，自然冷卻至室溫，即可制得高亮度抗水解稀土激活發(fā)光材料。
全文摘要
一種高亮度抗水解稀土激活發(fā)光材料及其制備方法。本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料科學和溶膠－凝膠表面處理技術。該材料具有R.·aAl
文檔編號C09K11/77GK1445331SQ0211011
公開日2003年10月1日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權日2002年3月14日
發(fā)明者陸瑤 申請人:陸瑤