專利名稱：一種紅色長余輝發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型紅色長余輝發(fā)光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
長余輝發(fā)光材料，可吸收外界光照能量并將能量儲(chǔ)存起來，在關(guān)閉激發(fā)源以后，于室溫以可見光的形式緩慢釋放出來，因此它具有無污染、節(jié)能、安全、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，可用于黑暗環(huán)境中的各種標(biāo)志與指示、美化裝飾等。綠色和藍(lán)色長余輝熒光粉的制備工藝已逐漸趨向成熟(《蓄光型發(fā)光材料及其制品》，肖志國，化學(xué)工業(yè)出版社，2002)，為了與已商品化的綠色和藍(lán)色長余輝熒光粉配成發(fā)白光的長余輝發(fā)光材料，現(xiàn)在人們把目光集中于紅色長余輝磷光粉的研究與開發(fā)。由于人眼對(duì)紅光特別敏感，因此紅色長余輝發(fā)光材料比藍(lán)色、綠色長余輝發(fā)光材料可在更多領(lǐng)域取得應(yīng)用。
紅色長余輝發(fā)光材料是上世紀(jì)90年代才發(fā)現(xiàn)的，迄今為止，最好的紅色長余輝發(fā)光材料是二價(jià)銪摻雜的堿土硫化物及三價(jià)銪摻雜的硫氧化釔(相關(guān)文獻(xiàn)如J.Electrochem.Soc.2000，147(1)，386-389；Jpn.Rare Earth，1999，35，41-45)。但是，這些以硫化物為基質(zhì)的紅色長余輝發(fā)光材料存在耐光輻射性和基質(zhì)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。上述兩種紅色長余輝發(fā)光材料及目前已商業(yè)化的藍(lán)色與綠色長余輝發(fā)光材料都是以二價(jià)銪或三價(jià)銪作為激活離子，二價(jià)銪發(fā)光是由產(chǎn)生5d-4f躍遷，由于5d態(tài)能級(jí)劈裂嚴(yán)重受晶場(chǎng)影響，使得二價(jià)銪可以發(fā)紅、黃、藍(lán)、綠、紫光，三價(jià)銪由于容易發(fā)光，目前仍是燈用熒光粉及CRT熒光粉紅光成分的激活離子，大量的需求使原料三氧化銪價(jià)格昂貴，從而生產(chǎn)成本高，制約了以銪作為激活劑的紅色長余輝發(fā)光材料廣泛的應(yīng)用。因此，現(xiàn)在仍需要尋找基質(zhì)穩(wěn)定性好、長余輝性能佳、生產(chǎn)成本低的紅色長余輝材料。
Mn2+離子發(fā)射光譜與二價(jià)銪的比較相似，都是寬帶，而且其發(fā)射波長也與基質(zhì)密切相關(guān)，摻雜Mn2+離子的發(fā)光材料可以發(fā)射從紫外到紅外波長的各種光。以Mn2+激發(fā)的長余輝材料可大大降低生產(chǎn)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大長余輝材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
目前，以Mn2+離子作為激活劑的長余輝材料仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。其中，中國發(fā)明專利申請(qǐng)03109879.7公開了幾種多色的以磷酸鋅作為基質(zhì)及以Mn2+離子作為激活劑的長余輝發(fā)光粉，但是該材料仍存在著缺陷，余輝亮度較弱，余輝時(shí)間較短，發(fā)紅光的β-Zn3(PO4)2Mn2+燒結(jié)溫度為950℃以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種對(duì)設(shè)備要求低，步驟簡(jiǎn)單；基質(zhì)結(jié)晶溫度低且穩(wěn)定性好；產(chǎn)品硬度適中，易粉碎；原料成本低，產(chǎn)品產(chǎn)生紅色長余輝，且余輝亮度較強(qiáng)，時(shí)間較長，不含放射性元素新型紅色長余輝發(fā)光材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述紅色長余輝發(fā)光材料的制備方法。
本發(fā)明的紅色長余輝發(fā)光材料以Mn2+離子為激活離子，以單斜結(jié)構(gòu)的MgZn2(PO4)2為基質(zhì)，其化學(xué)通式為MgZn2(PO4)2xMn2+，yM，式中Mn2+的摩爾數(shù)x為0.01～0.1，共激活離子M為Tb3+、Pb3+、Ce3+、Dy3+、Pr3+、Gd3+中的一種，M的摩爾數(shù)y為0.01～0.05；材料在紫外燈照射下呈紅色熒光。該材料的發(fā)射波長為寬譜帶，位于550～700nm之間，最大發(fā)射峰位于620nm左右；CIE色圖度計(jì)算其發(fā)射光的色坐標(biāo)為(x＝0.622，y＝0.366)。
基質(zhì)MgZn2(PO4)2比較容易制得，Mn2+單摻的產(chǎn)品在紫外燈照射下，余輝時(shí)間很短。當(dāng)摻雜了本發(fā)明中所選的共激活劑后，在熱釋光譜圖中，觀察到位于100℃左右，有一強(qiáng)熱釋光峰，說明該材料有深度合適的陷阱，當(dāng)材料受光照后，材料的陷阱把能量存儲(chǔ)起來，在撤去激發(fā)源后，再慢慢釋放能量并傳遞給激活離子Mn2+，使Mn2+離子持續(xù)發(fā)光。
本發(fā)明的紅色長余輝發(fā)光材料的制備方法是采用高溫固相法，按以下步驟制備以MgO、ZnO、NH4H2PO4為原料制備基質(zhì)，在基質(zhì)中，以MnCO3為原料摻入激活離子，以Tb3+、Pb3+、Ce3+、Dy3+、Pr3+、Gd3+中的一種離子所對(duì)應(yīng)的氧化物為原料摻入共激活劑，研磨混勻，在熱炭還原氣氛中，在200～500℃條件下預(yù)燒3～5小時(shí)，冷卻后取出，研磨并混合均勻，再在850～1200℃條件下保溫4～12小時(shí)，冷卻后研碎過篩即得成品；MgO、ZnO、NH4H2PO4和MnCO3加入量的摩爾比為1∶1∶2∶0.01～0.1，共激活劑的加入量為MgO加入量摩爾數(shù)的0.01～0.05(1～5％)。
所述的熱碳還原氣氛是指，將研磨混勻的混合物放入小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述制備方法的基質(zhì)中還包括助熔劑，所述助熔劑為硼酸或氯化銨，其用量為原料總質(zhì)量的0.1～3.0％。
上述方法制備的長余輝發(fā)光材料的XRD圖如圖1所示，圖中所有的衍射峰位置及相對(duì)強(qiáng)度均與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS No.31-1468)上的數(shù)據(jù)完全一致，說明得到的產(chǎn)物為純相的MgZn2(PO4)2。圖2是產(chǎn)品的激發(fā)光譜(a)與發(fā)射光譜(b)，從激發(fā)光譜看，該產(chǎn)品能有效被紫外光與波長413nm左右的可見光所激發(fā)，而從其發(fā)射光譜來看，產(chǎn)品發(fā)射的是具有寬波長范圍的紅光，最大發(fā)射波長位于620nm左右。圖3是產(chǎn)品的熱釋光譜圖，在100℃左右出現(xiàn)一個(gè)很強(qiáng)的峰，這說明該產(chǎn)品具有深度合適的陷阱，能儲(chǔ)存能量，在室溫條件下，并可將能量緩慢放出，傳遞給激活離子，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)光。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝對(duì)設(shè)備要求低，步驟簡(jiǎn)單；基質(zhì)結(jié)晶溫度低且穩(wěn)定性好；產(chǎn)品硬度適中，易粉碎；原料成本低，產(chǎn)品產(chǎn)生紅色長余輝，2米外能用肉眼清晰地觀察到余輝，不含放射性元素。


圖1是本發(fā)明紅色長余輝發(fā)光材料的XRD圖；圖2是本發(fā)明紅色長余輝發(fā)光材料的激發(fā)光譜圖(a)與發(fā)射光譜圖(b)(插圖為激發(fā)光譜的部分放大圖)；圖3是本發(fā)明紅色長余輝發(fā)光材料的熱釋光譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
實(shí)例1準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1.5小時(shí)左右。
實(shí)例2準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2.5小時(shí)左右。
實(shí)例3準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鐠(Pr6O11)0.0851g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到1200℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)3小時(shí)左右。
實(shí)例4準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鐠(Pr6O11)0.0851g，氯化銨(NH4Cl)0.0600g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒4小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到1200℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2.5小時(shí)左右。
實(shí)例5準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鐠(Pr6O11)0.0851g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2小時(shí)左右。
實(shí)例6準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化釓(Gd2O3)0.0905g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到950℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2小時(shí)左右。
實(shí)例7準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鈰(CeO2)0.0858g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在200℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到950℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2小時(shí)左右。
實(shí)例8準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鈰(CeO2)0.0858g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒4小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到1000℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2.5小時(shí)左右。
實(shí)例9準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)2小時(shí)左右。
實(shí)例10準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.01148g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫10小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1小時(shí)左右。
實(shí)例11準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.1148g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫10小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1小時(shí)左右。
實(shí)例12準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.01868g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到950℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1.5小時(shí)左右。
實(shí)例13準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫10小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1.5小時(shí)左右。
實(shí)例14準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒4小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫12小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1.5小時(shí)左右。
實(shí)例15準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫4小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1小時(shí)左右。
實(shí)例16準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鉛(PbO)0.1112g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒5小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到1000℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1小時(shí)左右。
實(shí)例17準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鏑(Dy2O3)0.0921g，硼酸(H3BO3)0.0694g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在400℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到1000℃，并保溫8小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1小時(shí)左右。
實(shí)例18準(zhǔn)確稱取氧化鎂(MgO)0.2015g，氧化鋅(ZnO)0.8139g，磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.1502g，碳酸錳(MnCO3)0.0574g，氧化鋱(Tb4O7)0.0934g，于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合均勻的原料轉(zhuǎn)移到小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中，蓋上大坩堝的蓋子，放入箱式爐中，在500℃預(yù)燒3小時(shí)，冷卻取出，再次研磨15分鐘左右，再以每分鐘5℃的速度升到850℃，并保溫5小時(shí)，自然冷卻后取出，輕輕研碎，即得產(chǎn)品。經(jīng)XRD分析為純相的MgZn2(PO4)2，產(chǎn)品在254nm或366nm紫外燈下照射5分鐘，產(chǎn)生紅色熒光。關(guān)閉紫外燈，在暗環(huán)境中，明顯可見紅色余輝，余輝持續(xù)1.5小時(shí)左右。
如上所述，即可較好實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種紅色長余輝發(fā)光材料，其特征在于，以Mn2+離子為激活離子，以單斜結(jié)構(gòu)的MgZn2(PO4)2為基質(zhì)，其化學(xué)通式為MgZn2(PO4)2:xMn2+，yM，式中Mn2+的摩爾數(shù)x為0.01～0.1，共激活離子M為Tb3+、Pb3+、Ce3+、Dy3+、Pr3+、Gd3+中的一種，M的摩爾數(shù)y為0.01～0.05；材料在紫外燈照射下呈紅色熒光。
2.一種權(quán)利要求1所述紅色長余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，以MgO、ZnO、NH4H2PO4為原料制備基質(zhì)，在基質(zhì)中，以MnCO3為原料摻入激活離子，以Tb3+、Pb3+、Ce3+、Dy3+、Pr3+、Gd3+中的一種離子所對(duì)應(yīng)的氧化物為原料摻入共激活劑，研磨混勻，在熱炭還原氣氛中，在200～500℃條件下預(yù)燒3～5小時(shí)，冷卻后取出，研磨并混合均勻，再在850～1200℃條件下保溫4～12小時(shí)，冷卻后研碎過篩即得成品；MgO、ZnO、NH4H2PO4和MnCO3加入量的摩爾比為1∶1∶2∶0.01～0.1，共激活劑的加入量為MgO加入量摩爾數(shù)的1～5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅色長余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述基質(zhì)還摻入助熔劑，所述助熔劑為硼酸或氯化銨，其用量為原料總質(zhì)量的0.1～3.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅色長余輝發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述的熱碳還原氣氛是指，將研磨混勻的混合物放入小坩堝中，再將小坩堝放入一個(gè)裝有活性炭顆粒的大坩堝中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅色長余輝發(fā)光材料及其制備方法。該材料的化學(xué)組成為MgZn
文檔編號(hào)C09K11/71GK1810921SQ200610033929
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者張勤遠(yuǎn), 潘躍曉, 楊成浩 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)