專利名稱：橙-紅光長余輝粉體La₂O₂S:Sm³⁺及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬長余輝粉體及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種橙-紅光長余輝粉體 La2O2SiSm3+及其制備方法。
背景技術(shù)：
長余輝發(fā)光是指材料能將太陽光、日光燈或其他光線的能量儲存，在黑暗中再把所儲能量釋放出來而發(fā)光。由于它們的蓄能發(fā)光行為，在交通安全標(biāo)志、緊急突發(fā)事件的照明設(shè)施、航空及汽車的儀表顯示、防偽技術(shù)、建筑裝飾、工藝美術(shù)涂料等眾多領(lǐng)域有著廣泛的用途，引起了人們的關(guān)注。人們對長余輝材料的探索研究始于20世紀(jì)初。由放射性元素鐳來做夜明物質(zhì)，后由于其放射性而被停止使用。自從1996年前后人們發(fā)明Eu2+激活的鋁酸鹽異常長余輝發(fā)光材料以來，通過再此體系中摻雜三價(jià)稀土離子，開發(fā)出了性能有顯著提高的新型長余輝發(fā)光材料SrAl2O4:Eu2+，Dy3+。目前在藍(lán)、綠色長余輝研究方面已經(jīng)取得比較大的進(jìn)展，而紅色長余輝研究方面一直相對滯后，沒有在性能上達(dá)到市場需求的粉體。人們一直力圖尋找一種在性能上可以與藍(lán)、綠色長余輝粉體相匹配的紅色粉體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過三色原理混合成多彩長余輝粉體的目的。因而，越來越多的學(xué)者投入到紅色長余輝粉體的研究中來。其中的Y2O2S:Eu3+， Mg2+，Ti4+更是引起研究者的特別關(guān)注。李文宇等在Materials Chemistry and Physics. 119(2010)52-56中報(bào)道了通過制備Y(OH)3前軀體在低溫下制備出了性能較好的Y2O2S:Eu3+，Mg2+，Ti4+納米長余輝粉體。姬同坤等在Journal of Alloys and Compounds. 502 (2010) 180-183 中研究了摻雜 Gd 元素對 Y2O2S:Eu3+，Mg2+，Ti4+ 長余輝粉體的性能影響。但是Y2O2S Eu3+體系的長余輝粉體除了性能上還不足以與藍(lán)、綠色長余輝粉體相比之外，還存在造價(jià)高、吸收效率低、抗潮濕能力差、高溫下性能下降顯著等不足。因此，我們需要尋找新型高效的紅色長余輝粉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種橙_紅光長余輝粉體La2O2S Sm3+及其制備方法，該熒光粉隨著Sm離子摻雜濃度的增加，其發(fā)光強(qiáng)度逐漸提高，在可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸收強(qiáng)度；該制備方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種橙-紅光長余輝粉體La2O2S: Sm3+，該長余輝粉中La、Sm、S的化學(xué)計(jì)量比為 1.9 1.97 0.1 0.03 1。本發(fā)明的一種橙-紅光La2O2S = Sm3+長余輝粉的制備方法，包括(1)將氧化鑭La203、氧化釤Sm2O3和碳酸鈉Na2CO3按摩爾比1. 9 1. 97 0. 1 0. 03 2 6置于容器中，然后加入無水乙醇混合均勻，干燥；(2)在步驟(1)所得的混合物中再加入硫粉S，混合均勻；其中加入的硫粉與碳酸鈉Na2CO3的摩爾比為5 3 ；
(3)將上述步驟( 所得的混合物在氮?dú)夥諊拢郎刂?200 1300°C進(jìn)行煅燒，保溫時(shí)間1 ai ；然后將煅燒的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎、酸洗、水洗、醇洗，最后離心、干燥，即得橙-紅光長余輝粉體La2AS: Sm3+。所述步驟(1)中的氧化鑭Lii2O3、氧化釤Sm2O3與碳酸鈉Na2CO3三者之和與乙醇的質(zhì)量比為1 10 20。所述步驟(1)中的混合均勻的操作為手動研磨10 20min，磁力攪拌10 20min，超聲混合5 lOmin。所述步驟(1)中的干燥為烘箱干燥，干燥溫度60 80°C，干燥時(shí)間2 4h。所述步驟O)中的混合均勻?yàn)槭謩友心?，研磨時(shí)間為10 20min。所述步驟(3)中升溫的升溫速率為當(dāng)溫度低于800°C時(shí)，升溫速率為3 5°C / min ；當(dāng)溫度從800°C升至1200 1300°C時(shí)，升溫速率為2 3°C /min。所述步驟(3)中的粉碎為手工研磨粉碎5 IOmin。所述步驟(3)中酸洗為洗至粉體浸泡液為中性，其中所用的酸為0. Ol 0. 03mol/ L的HCl溶液；水洗中所用的水為70 90°C ；醇洗中所用的醇為99. 8%的無水乙醇。所述步驟(3)中離心的離心速率為3000 5000r/min。所述步驟(3)中的干燥為真空干燥，干燥溫度60 80°C，干燥時(shí)間6 8h。本發(fā)明的長余輝粉以La2O2S為基體，摻雜稀土元素Sm，在413. 6nm的紫光位置被激發(fā)，發(fā)出紅光，作為長余輝粉體使用；其中部分鑭離子被釤離子取代，取代量為1.5 5mol% ； 本粉體與目前廣泛應(yīng)用的IAS Eu3+相比，以La2O3為原料，其價(jià)格不及^O3的1/3， 大幅降低了成本；在可見光區(qū)的吸收強(qiáng)度也更強(qiáng)。在反應(yīng)溫度相同的條件下，在不超過一定量的釤離子范圍里，隨著Sm離子摻雜濃度的增加，La2O2SiSm3+長余輝粉發(fā)光強(qiáng)度逐漸提高；有益效果(1)本發(fā)明的長余輝粉在413. 6nm的紫光位置被激發(fā)，發(fā)出紅光，作為長余輝粉體使用；其在可見光區(qū)的吸收強(qiáng)度也較強(qiáng)；(2)本發(fā)明的制備方法簡單，成本相對較低，所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為釤摻雜氧硫化鑭La2AS = Sm3+長余輝粉的X射線衍射圖；圖2為釤摻雜氧硫化鑭La2O2S: Sm3+長余輝粉在紫光波段013. 6nm)激發(fā)的熒光光譜；圖3為釤摻雜氧硫化鑭Lii2AS Sm3+長余輝粉與摻雜氧硫化釔 Eu3+在紫外-可見光波段O50 700nm)的吸收光譜比較。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例 1取氧化鑭0. 9286g(0. 00285mol)，氧化衫 0. 0522g(0. 00015mol)，碳酸鈉 0. 954g (0. 009mol)，置于瑪瑙研缽內(nèi)，加入少量99. 8 %的無水乙醇混合研磨lOmin，然后移入燒杯內(nèi)。再加入約30ml濃度為99. 8%的無水乙醇，以它為混合介質(zhì)，通過磁力攪拌20min 和超聲混合lOmin，混合均勻后將原料于60°C烘箱干燥4h。將得到的配料放入瑪瑙研缽內(nèi)，再加入硫粉0. 48g(0. 015mol)，混合研磨lOmin，然后將樣品均勻置入氧化鋁坩堝中。放入馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，升溫至1300°C，升溫速率為低于800°C時(shí)3°C /min800 1300°C時(shí)2°C /min，在此溫度下，保溫2h ；最后，在持續(xù)通入氮?dú)獾那闆r下自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物通過研磨粉碎IOmin后，移入燒杯，加入水?dāng)嚢瑁脻舛葹?. Olmol/L 的HCl溶液酸洗，至粉體浸泡液為中性，之后用90°C去離子水、99. 8%無水乙醇洗滌，再以 3000r/min速率離心lOmin，最后置于80°C真空烘箱干燥8h，即可得到La2O2S = Sm3+長余輝粉，其中La、Sm、S的化學(xué)計(jì)量比為1.9 0.1 1。圖1本實(shí)施例合成的長余輝粉的X射線衍射圖，可以看出與JCPDS卡片上的 27-0163中的La2O2S = Sm3+衍射峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原料純度不高而較易引入其他雜質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。圖2長余輝粉的413. 6nm波長光激發(fā)下的熒光光譜，可以看出合成的熒光粉在紫光激發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。圖3La202S:Sm3+長余輝粉與Y2O2S = Eu3+長余輝粉在紫外-可見光區(qū)域的吸收光譜， 可以看出合成的長余輝粉與目前應(yīng)用廣泛的Y2O2S = Eu3+長余輝粉相比，在可見光區(qū)域下具有較高的吸收強(qiáng)度。實(shí)施例2取氧化鑭0. 9530g(0. 002925mol)，氧化衫 0. 0262g(0. 000075mol)，碳酸鈉 0. 954g (0. 009mol)，置于瑪瑙研缽內(nèi)，加入少量99. 8 %的無水乙醇混合研磨15min，然后移入燒杯內(nèi)。再加入約20ml濃度為99. 8%的無水乙醇，以它為混合介質(zhì)，通過磁力攪拌15min 和超聲混合7min，混合均勻后將原料于70°C烘箱干燥3h。將得到的配料放入瑪瑙研缽內(nèi)， 再加入硫粉0. 48g(0. 015mol)，混合研磨15min，然后將樣品均勻置入氧化鋁坩堝中。放入馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，升溫至1250°C，升溫速率為低于800°C時(shí)4°C /min，800 1250°C時(shí)3°C/min。在此溫度下，保溫2h ；最后，在持續(xù)通入氮?dú)獾那闆r下自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物通過研磨粉碎Smin后，移入燒杯，加入水?dāng)嚢?，用濃度?. 02mol/L 的HCl溶液酸洗，至粉體浸泡液為中性，之后用80°C去離子水、99. 8%無水乙醇洗滌，再以 4000r/min速率離心7min，最后置于70°C真空烘箱干燥7h，即可得到La2O2S: Sm3+長余輝粉， 其中La、Sm、S的化學(xué)計(jì)量比為1.95 0. 05 1。本實(shí)施例合成的長余輝粉的X射線衍射圖，可以看出與JCPDS卡片上的27-0163 中的La2O2S Sm3+衍射峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原料純度不高而較易引入其他雜質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。長余輝粉的413. 6nm波長光激發(fā)下的熒光光譜，可以看出合成的熒光粉在紫光激發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。
La2O2S Sm3+長余輝粉與 Eu3+長余輝粉在紫外-可見光區(qū)域的吸收光譜，可以看出合成的長余輝粉與目前應(yīng)用廣泛的長余輝粉相比，在可見光區(qū)域下具有較高的吸收強(qiáng)度。實(shí)施例3取氧化鑭0. 9628g(0. 002955mol)，氧化衫 0. 0157g(0. 000045mol)，碳酸鈉 0. 954g (0. 009mol)，置于瑪瑙研缽內(nèi)，加入少量99. 8 %的無水乙醇混合研磨15min，然后移入燒杯內(nèi)。再加入約40ml濃度為99. 8%的無水乙醇，以它為混合介質(zhì)，通過磁力攪拌IOmin 和超聲混合5min，混合均勻后將原料于80°C烘箱干燥池。將得到的配料放入瑪瑙研缽內(nèi)， 再加入硫粉0. 48g(0. 015mol)，混合研磨20min，然后將樣品均勻置入氧化鋁坩堝中。放入馬弗爐中，在氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)，升溫至1200°C，升溫速率為低于800°C時(shí)5°C /min，800 1200°C時(shí)2°C/min。在此溫度下，保溫lh;最后，在持續(xù)通入氮?dú)獾那闆r下自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物通過研磨粉碎5min后，移入燒杯，加入水?dāng)嚢?，用濃度?. 03mol/L 的HCl溶液酸洗，至粉體浸泡液為中性，之后用80°C去離子水、99. 8%無水乙醇洗滌，再以 5000r/min速率離心5min，最后置于60°C真空烘箱干燥6h，即可得到La2O2S: Sm3+長余輝粉， 其中La、Sm、S的化學(xué)計(jì)量比為1.97 0. 03 1。本實(shí)施例合成的長余輝粉的X射線衍射圖，可以看出與JCPDS卡片上的27-0163 中的La2AS Sm3+衍射峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原料純度不高而較易引入其他雜質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。長余輝粉的413. 6nm波長光激發(fā)下的熒光光譜，可以看出合成的熒光粉在紫光激發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。La2O2S Sm3+長余輝粉與 Eu3+長余輝粉在紫外-可見光區(qū)域的吸收光譜，可以看出合成的長余輝粉與目前應(yīng)用廣泛的長余輝粉相比，在可見光區(qū)域下具有較高的吸收強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種橙-紅光長余輝粉體La2O2S = Sm3+,該長余輝粉中La、Sm、S的化學(xué)計(jì)量比為1. 9 1. 97 0. 1 0. 03 1。
2.一種橙-紅光La2O2S = Sm3+長余輝粉的制備方法，包括(1)將氧化鑭Lei2O3、氧化釤Sm2O3和碳酸鈉Na2CO3按摩爾比1.9 1. 97 0. 1 0.03 2 6置于容器中，然后加入無水乙醇混合均勻，干燥；(2)在步驟(1)所得的混合物中再加入硫粉S，混合均勻；其中加入的硫粉與碳酸鈉 Na2CO3的摩爾比為5 3 ；(3)將上述步驟(2)所得的混合物在氮?dú)夥諊拢郎刂?200 1300°C進(jìn)行煅燒，保溫時(shí)間1 池；然后將煅燒的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎、酸洗、水洗、醇洗，最后離心、干燥，即得橙-紅光長余輝粉體La2O2S: Sm3+。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟⑴中的氧化鑭La203、氧化釤Sm2O3與碳酸鈉Na2CO3三者之和與乙醇的質(zhì)量比為 1 10 20。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中的混合均勻的操作為手動研磨10 20min，磁力攪拌10 20min，超聲混合 5 IOmin0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中的干燥為烘箱干燥，干燥溫度60 80°C，干燥時(shí)間2 4h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟O)中的混合均勻?yàn)槭謩友心?，研磨時(shí)間為10 20min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中升溫的升溫速率為當(dāng)溫度低于800°C時(shí)，升溫速率為3 5°C/min;當(dāng)溫度從800°C升至1200 1300°C時(shí)，升溫速率為2 3°C /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中的粉碎為手工研磨粉碎5 IOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2O2S:Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中酸洗為洗至粉體浸泡液為中性，其中所用的酸為0. 01 0. 03mol/L的HCl 溶液；水洗中所用的水為70 90°C ；醇洗中所用的醇為99. 8%的無水乙醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橙-紅光La2AS= Sm3+長余輝粉的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中離心的離心速率為3000 5000r/min ；干燥為真空干燥，干燥溫度60 80°C干燥時(shí)間6 8h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種橙-紅光長余輝粉體La2O2S:Sm3+及其制備方法，該長余輝粉中La、Sm、S的化學(xué)計(jì)量比為1.9～1.97∶0.1～0.03∶1；其制備方法包括(1)將氧化鑭、氧化釤和碳酸鈉置于容器中，然后加入無水乙醇混合均勻，干燥；(2)在步驟(1)所得的混合物中再加入硫粉，混合均勻；(3)將上述步驟(2)所得的混合物在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行煅燒，然后將煅燒的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎、酸洗、水洗、醇洗，最后離心、干燥，即得。本發(fā)明的長余輝粉體隨著Sm離子摻雜濃度的增加，其發(fā)光強(qiáng)度逐漸提高；本發(fā)明的制備方法簡單，成本相對較低，所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C09K11/84GK102286285SQ20111025917
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者劉國棟, 張青紅, 李耀剛, 王宏志 申請人:東華大學(xué)