專利名稱：自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長余輝發(fā)光材料的合成方法，特別涉及一種自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法。
背景技術(shù)：
長余輝發(fā)光材料屬于光致發(fā)光材料，它是一個能夠在太陽光和紫外線短時間照射激發(fā)下，吸收光并將能量儲存起來，光照結(jié)束后，在相對于照射光源較暗的環(huán)境中能持續(xù)發(fā)光10h以上的一種功能性材料。這類材料能穩(wěn)定、高效地發(fā)出各色光，發(fā)光亮度大，無放射性，耐侯性好，可反復(fù)使用，廣泛應(yīng)用于光源、光電子器件、隱蔽照明和安全標識等，是一種綠色照明材料。
目前，長余輝發(fā)光材料主要有硫化物和堿土鋁酸鹽兩大體系。其中硫化物體系具有發(fā)光顏色多樣、色彩鮮艷、弱光下吸光速度快等優(yōu)點，但發(fā)光亮度和發(fā)光時間不佳、發(fā)光衰減快、耐侯性差、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，更主要的是由于使用了放射性物質(zhì)，在材料處理上要求嚴格，設(shè)備投資和廢水處理費用高，使用過程中有可能對人體和環(huán)境造成危害，因此在很多方面的應(yīng)用都受到限制。近年來，以SrAl2O4:Eu2+，Dy3+、Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+為代表的稀土離子激活的堿土鋁酸鹽發(fā)光材料以其優(yōu)異的發(fā)光性能和長余輝特性(其發(fā)光強度和余輝時間是傳統(tǒng)硫化物發(fā)光材料的10倍以上，而且不含有對人體有害的放射性物質(zhì)。)，已經(jīng)逐漸取代了硫化物體系而成為新的儲能、節(jié)能發(fā)光材料研究的中心。與硫化物長余輝材料相比，鋁酸鹽發(fā)光材料具有以下優(yōu)點①發(fā)光效率高；②余輝時間長，其發(fā)光亮度衰減到人眼可辨認水平的時間超過2000min(人眼能辨別的亮度為0.32mcd/m2)；③化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(耐酸、耐堿、耐侯、耐輻射)，抗氧化性強，溫度猝滅特性好，可以在空氣和某些特殊環(huán)境中長期使用；④無放射性污染。
堿土鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料通常使用高溫固相燒結(jié)法制得，目前已市場化。但該方法存在合成溫度高、原料不易混合均勻、單相化合物難以得到、晶粒粗大、產(chǎn)物硬度高(一般為莫氏6～7級)、產(chǎn)物經(jīng)細磨后因晶型被破壞或混入雜質(zhì)而使發(fā)光亮度大幅度降低等缺點，從而降低了產(chǎn)品的使用性能。因此，長期以來人們都在力求尋找一種節(jié)能、環(huán)保、高效、高質(zhì)量的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)工藝簡單、成本低、且能夠提高產(chǎn)品使用性能的自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入0.8mol％～1.2mol％的純度為99.99％的Eu2O3和1.6mol％～2.4mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入300～500毫升濃度為65％～68％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為8∶1～10∶1的摩爾比加入尿素，再加入6mol％～9mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1000～1500毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至550～650℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
本發(fā)明以硝酸鹽為氧化劑、尿素為還原劑，在低溫下引發(fā)燃燒反應(yīng)快速合成產(chǎn)物的方法合成的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+長余輝發(fā)光材料是一種白色泡沫狀產(chǎn)物，極易磨細，具有省時和節(jié)能雙重優(yōu)點。
具體實施例方式
實施例1首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入0.8mol％的純度為99.99％的Eu2O3和2.4mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入350毫升濃度為68％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為10∶1的摩爾比加入尿素，再加入6mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1200毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至650℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
實施例2首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入1.1mol％的純度為99.99％的Eu2O3和1.8mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入500毫升濃度為65％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為8∶1的摩爾比加入尿素，再加入9mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1300毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至580℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
實施例3首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入0.9mol％的純度為99.99％的Eu2O3和1.6mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入300毫升濃度為67％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為9∶1的摩爾比加入尿素，再加入7mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1000毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至600℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
實施例4首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入1.2mol％的純度為99.99％的Eu2O3和2.0mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入450毫升濃度為66％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為8.5∶1的摩爾比加入尿素，再加入6.5mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1100毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至550℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
實施例5首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入1.0mol％的純度為99.99％的Eu2O3和2.2mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入400毫升濃度為68％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為9.5∶1的摩爾比加入尿素，再加入8mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1500毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至620℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
采用本發(fā)明簡化生產(chǎn)工藝，目前大生產(chǎn)常用的高溫燒結(jié)法需要經(jīng)過配料、混合、干燥、燒結(jié)、細磨等工序，工藝過程繁雜，生產(chǎn)周期長，一個生產(chǎn)周期需要3～5天才可完成；而本發(fā)明只需配制前驅(qū)體溶液，然后引發(fā)燃燒反應(yīng)即可，整個燃燒反應(yīng)過程只需幾十秒鐘即可完成，既省時又省力；降低生產(chǎn)成本，高溫燒結(jié)法不僅生產(chǎn)周期長，而且燒結(jié)溫度高(一般為1400℃以上)，燒結(jié)得到的最初產(chǎn)品晶粒粗大、硬度大，必須經(jīng)過細磨后方可作為發(fā)光材料使用，整個生產(chǎn)過程耗能非常大；而本發(fā)明不僅生產(chǎn)周期短，且引發(fā)燃燒反應(yīng)的溫度低(550～650℃)、燃燒反應(yīng)過程時間短(幾十秒鐘)、產(chǎn)物為泡沫狀疏松多孔、極易粉碎，所以生產(chǎn)成本大大減低；提高產(chǎn)品使用性能，首先，高溫燒結(jié)法是以固體原料直接配料混合，原料很難混合均勻，使得燒結(jié)后難以獲得單一化合物相，產(chǎn)物純度不夠，必然影響發(fā)光效果；而本發(fā)明是先制備燃燒反應(yīng)前驅(qū)體溶液，各種原料在溶液中混合非常均勻，產(chǎn)物純度高，所以發(fā)光亮度提高、余輝時間也延長。其次，高溫燒結(jié)法獲得的是硬度很大的塊狀產(chǎn)品，而發(fā)光材料的使用狀態(tài)是粉體，所以必須經(jīng)過研磨制成粉料，產(chǎn)物經(jīng)長時間研磨后因晶型被破壞或混入雜質(zhì)而使發(fā)光亮度大幅度降低；而本發(fā)明得到的產(chǎn)物是泡沫狀疏松體，本身硬度很小極易磨細，只需輕輕研磨即可，所以研磨后不會影響產(chǎn)品的發(fā)光亮度。
權(quán)利要求
1.自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于1)首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入0.8mol％～1.2mol％的純度為99.99％的Eu2O3和1.6mol％～2.4mol％的純度為99.95％的Dy2O3；2)然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入300～500毫升濃度為65％～68％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為8∶1～10∶1的摩爾比加入尿素，再加入6mol％～9mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1000～1500毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；3)待完全溶解后迅速移入已升溫至550～650℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入0.8mol％的純度為99.99％的Eu2O3和2.4mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入350毫升濃度為68％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為10∶1的摩爾比加入尿素，再加入6mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1200毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至650℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入1.1mol％的純度為99.99％的Eu2O3和1.8mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入500毫升濃度為65％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為8∶1的摩爾比加入尿素，再加入9mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1300毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至580℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入0.9mol％的純度為99.99％的Eu2O3和1.6mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入300毫升濃度為67％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為9∶1的摩爾比加入尿素，再加入7mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1000毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至600℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入1.2mol％的純度為99.99％的Eu2O3和2.0mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入450毫升濃度為66％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為8.5∶1的摩爾比加入尿素，再加入6.5mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1100毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至550℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于首先將分析純的Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O按1∶2的摩爾比混合，再加入1.0mol％的純度為99.99％的Eu2O3和2.2mol％的純度為99.95％的Dy2O3；然后，在Sr(NO3)2和Al(NO3)3·9H2O總量為1摩爾的原料中加入400毫升濃度為68％的HNO3分散試樣，再按尿素∶硝酸鹽為9.5∶1的摩爾比加入尿素，再加入8mol％的硼酸和水，水的加入量為每摩爾原料加水1500毫升，用超聲波攪拌使之混合均勻和溶解；待完全溶解后迅速移入已升溫至620℃的馬弗爐中，將水分揮發(fā)，使硝酸鹽和尿素發(fā)生劇烈的氧化還原放熱反應(yīng)，并逸出大量氣體，進而引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒后得到一種蘑菇云形狀的白色略帶綠色的泡沫狀產(chǎn)物，取出、冷卻并研細后即得長余輝發(fā)光材料。
全文摘要
自蔓延燃燒法合成鋁酸鍶銪鏑長余輝發(fā)光材料的方法，首先將分析純的Sr(NO
文檔編號C09K11/77GK1632053SQ20041007324
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者董溫蝶, 武秀蘭, 張書中, 紀毅璞, 楊銳 申請人:陜西科技大學(xué)