專利名稱：一種紅色長余輝發光材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種紅色長余輝發光材料及其制備方法，屬于發光材料領域。
背景技術：
長余輝發光材料是一種光致發光材料，即在外界光的激發下發光，長余輝發光與普通光致發光的不同是這種發光材料在光激發后衰減時間非常長，有的可以達到幾個小時甚至幾十個小時，從而能夠應用在應急照明、工藝品裝飾以及弱光照明等領域。目前綠色和藍色長余輝發光材料發展比較好，一些材料能達到實際應用的效果，但是紅色長余輝發光材料的一直是人們探索的熱點，也有很多關于紅色長余輝發光材料的報道。ZnGa2O4是一種優異的基質發光材料，基質對紫外光和近紫外有強烈的吸收，在該基質中加入Cr3+離子可以得到紅色發光材料，但余輝性能不好，當在其中同時摻入Dy3+離子后材料的余輝性能得到明顯加強，主要原因是由于Dy3+離子的引入有效增加了基質中的缺陷濃度，這些缺陷在基質中作為一種載流子陷阱，從而達到增強余輝的能力。
發明內容
本發明提供 一種紅色長余輝發光材料，發光基質為ZnGa2O4,其化學表達式為:ZnGa2O4:aCr3+、bDy3+，其中:0.01 ≤ a ≤ 0.05，0.01 ≤ b ≤ 0.05。本發明還提供一種所述的紅色長余輝發光材料的制備方法，具有如下步驟:
O將純度不小于99.99%的高純氧化物ZnO, Ga2O3、Cr2O3和Dy2O3按照Zn:Ga =Cr:Dy=1: 2:0.01 0.05:0.01 0.05的摩爾比稱量，然后混合研磨一個小時以上，務必使混合物均勻；
2)將研磨后的混合物放入坩堝中，然后放在高溫爐中進行高溫固相反應；其加熱過程分4步進行:
①從室溫經過6小時升至1350° C ;
@在1350° C保溫5小時；
@從1350° C經過4小時降溫至800° C ；
④從800° C自然冷卻到室溫；
3)將樣品取出，然后研磨使其變成粉末狀；即獲得紅色長余輝發光材料ZnGa2O4:aCr3+、bDy3+，0.01 ≤ a ≤ 0.05，0.01 ≤ b ≤ 0.05。本發明的有益效果:
本發明提供的一種紅色長余輝發光材料的最大特點是紅色發光強，余輝可以達到一個多小時，發光波長寬，波長范圍從640nm 720nm之間。同時具有原料便宜，制備方法簡單、化學性能穩定等特點。本方法制備的鉻鏑共摻鎵酸鋅紅色長余輝發光材料粒度細，結晶程度高，晶形完整，能夠被太陽光或日光燈有效激發而發出紅色余輝，可應用于印刷、發光裝飾、及夜光標記等領域。
圖1為發明制備的ZnGa2O4:0.0lCr3+ ,0.0lDy3+發射光譜圖。圖2為發明制備的ZnGa2O4:0.0lCr3+、0.0lDy3+的余輝衰減圖。圖3為發明制備的ZnGa2O4:0.02Cr3+、0.02Dy3+發射光譜圖。圖4為發明制備的Zn Ga2O4:0.02Cr3+、0.02Dy3+的余輝衰減圖。圖5為發明制備的ZnGa2O4:0.03Cr3+、0.03Dy3+發射光譜圖。圖6為發明制備的ZnGa2O4:0.03Cr3+、0.03Dy3+的余輝衰減圖。圖7為發明制備的ZnGa2O4:0.0lCr3+、0.03Dy3+發射光譜圖。圖8為發明制備的ZnGa2O4:0.0lCr3+、0.03Dy3+的余輝衰減圖。圖9為發明制備的ZnGa2O4:0.03Cr3+、0.0lDy3+發射光譜圖。圖10為發明制備的ZnGa2O4:0.03Cr3+、0.0lDy3+的余輝衰減圖。
具體實施例方式實施例一:
將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.01:0.01的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯示肉眼可見的紅色余輝。實施例二:
將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.02:0.02的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯示肉眼可見的紅色余輝。實施例三:
將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.03:0.03的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯示肉眼可見的紅色余輝。實施例四:
將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.01:0.03的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯示肉眼可見的紅色余輝。實施例五:將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.03:0.01的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯示肉眼可見的紅色余輝。實施例六:
將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.01:0.05的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯示肉眼可見的紅色余輝。實施例七:
將純度不小于99.99%的高純原料ZnO，Ga2O3，Cr2O3, Dy2O3按摩爾比例稱量，按照Zn:Ga:Cr:Dy=l:2:0.05:0.01的摩爾比配料，然后放入高溫爐加熱到1350。C，保溫5小時，緩慢冷卻到800° C，然后冷卻到室溫，得到所需要的樣品。樣品在紫外光激發下顯示紅色發光，在激發停止后顯 示肉眼可見的紅色余輝。
權利要求
1.一種紅色長余輝發光材料，其特征在于:發光基質為ZnGa2O4,其化學表達式為:ZnGa2O4:aCr3+、bDy3+，其中:0.01 彡 a 彡 0.05，0.01 彡 b 彡 0.05。
2.—種權利要求1所述的紅色長余輝發光材料的制備方法，其特征在于具有如下步驟: 1)將純度不小于99.99%的高純氧化物ZnOi Ga2O3、Cr2O3和Dy2O3按照Zn:Ga =Cr:Dy=1: 2:0.01 0.05:0.01 0.05的摩爾比稱量，然后混合研磨一個小時以上，務必使混合物均勻； 2)將研磨后的混合物放入坩堝中，然后放在高溫爐中進行高溫固相反應；其加熱過程分4步進行: ①從室溫經過6小時升至1350°C ; ②在1350°C保溫5小時； ③從1350°C經過4小時降溫至800° C ； ④從800°C自然冷卻到室溫；3)243+3+ ≤ a ≤ 0.05,0.01 ≤ b ≤ 0.05。
全文摘要
本發明公開了一種紅色長余輝發光材料及其制備方法，該紅色長余輝發光材料的發光基質為ZnGa2O4，其化學表達式為ZnGa2O4aCr3+、bDy3+，其中0.01≤a≤0.05，0.01≤b≤0.05；本發明提供的紅色長余輝發光材料的特點是紅色發光強，余輝可以達到一個多小時，發光波長寬，波長范圍從640nm～720nm之間；同時具有原料便宜，制備方法簡單、化學性能穩定等特點；本方法制備的紅色長余輝發光材料粒度細，結晶程度高，晶形完整，能夠被太陽光或日光燈有效激發而發出紅色余輝，可應用于印刷、發光裝飾、及夜光標記等領域。
文檔編號C09K11/62GK103160278SQ20131008986
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者劉杰, 王銀海, 劉付觀生, 梁鼎貴, 林清賢 申請人:廣東工業大學