碱土铝酸盐报告碱土酸盐报告.doc

碱土铝酸盐 一、碱土铝酸盐简介 1.1 碱土铝酸盐概述 碱土铝酸盐是稀土长余辉发光材料，简称稀土长余辉材料，它是一类吸收太阳或人工光源所产生的光后发出可见光，而且在光吸收终止后仍可继续发光的物质，稀土长余辉材料不消耗电能，可以吸收储存自然光，在黑暗中呈现明亮可辨的可见光，具有照明功能，且无毒无害无辐射，是一种储能节能的清洁“低碳”材料。 运用稀土长余辉发光材料研制开发的发光纺织品，以其独特的发光性能备受人们关注，近年来已经广泛运用于纺织服装、休闲娱乐、交通警示、消防应急等各个领域。 1.2 碱土铝酸盐的特点 碱土铝酸盐系列发光材料是目前已知的长余辉发光性能最好的蓄光型发光材料。跟传统硫化物系列的长余辉发光材料相比,碱土铝酸盐系列发光材料具有如下优点： (1)发光效率高 碱土铝酸盐发光材料在可见光区具有较高的量子效率。尤其一些灯用发光材料的量子效率达到了90%以上,充分显示出这类荧光体在电光源及可见光显示领域的应用前景。 (2)余辉时间长 其它种类发光材料的余辉时间一般不超过3—5h,但碱土铝酸盐发光体系发光材料的发光亮度达到人眼可辨认水平的时间可达到30h以上。 (3)化学性质稳定 由于碱土铝酸盐体系具有特殊的组成和结构,使得这类发光粉耐辐射性能好,抗氧化性和紫外线强,材料寿命长,可以长期在空气和一些特殊的环境下使用,同时还具有荧光碎灭浓度高的特点。 (4)无放射性危害 由于在硫化物体系中有的要通过添加CO等放射性元素提高其发光强度和余辉时间,因而对人体和环境具有较大危害性,在碱土铝酸盐体系中不需添加这类元素,因此这类长余辉发光材料对人体和环境十分安全。 正是由于碱土铝酸盐系列发光材料有着其它种类发光材料所无法比拟的特点和优点,一直受到人们的重视,使得对其相应产品的开发与应用研究进一步加深和扩大。 表1 几种常见的长余辉发光粉的发光特性 1.3 碱土铝酸盐的分类 碱土铝酸盐长余辉材料主要是以铝酸盐为基质,掺入稀土元素铺(Eu2+)作为激活剂,并添加Dy3+或Nd3+作为辅助激活剂由于掺杂Eu2+与基质之间进行有效的能量传递,当发光材料受到紫外光或近紫外可见光照射时,基质会将吸收的能量传递给掺入晶格的Eu2+,使其受到激发而发光。 碱土铝酸盐系稀土长余辉发光材料，主要有两类化合物组成: 　　1、碱土正铝酸盐，化学通式为MAl2O4:Eu，Re(M=Ca，Sr，Ba；Re为稀土)，Eu2+为激活剂，三价稀土离子主要是Dy3+和Nd3+为辅助激活剂。 　　2、碱土多铝酸盐，化学式为Sr4Al14O25:Eu，Dy，激活剂为Eu2+，辅助激活剂为Dy3+。 二、碱土铝酸盐发光材料的制备工艺现状 2.1 高温固相法 高温固相反应法是发光材料的一种传统的合成方法。固相反应通常取决于材料的晶体结构及缺陷结构, 而不仅仅是成分的固有反应性。固相反应通常包括以下步骤: ( 1) 固相界面的扩散; ( 2)原子尺度的化学反应; ( 3) 新相成核; ( 4) 固相的输运及新相的长大。 决定固相反应的两个重要因素是成核和扩散速度。如果产物和反应物之间存在结构相似性,则成核容易进行。扩散与固相内部的缺陷、界面形貌、原子或离子的大小及其扩散系数有关。此外, 某些添加剂的存在可能会影响固相反应的速率。高温固相反应中往往还需要控制一定的反应气氛, 有些反应物在不同的反应气氛中会生成不同的产物, 特别是含有变价离子的反应要想获得预期的某种产物, 就一定要控制好反应气氛。 此法的优点在于: 微晶的晶体质量优良, 表面积缺陷少, 发光亮度大, 余辉时间长, 利于工业化生产。但是固相法燃烧温度高, 产品粒径不均匀,难以获得球形颗粒, 从而使发光体的晶形遭到破坏, 导致发光性能下降, 不利于获得高质量的荧光粉或荧光显示产品。 2.2 溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶(Sol-Gel)法是20世纪60年代发展起来的一种制备无机材料的新工艺,它是一种具有广阔应用前景的软化学合成方法,正在开始代替传统的高温固相反应来制备无机材料。溶胶-凝胶法起始于1971年德国学者利用501-Gel法成功制备出多组份玻璃以后,现在已广泛应用于陶瓷材料和超细材料的制备中,采用此法制备的发光材料也己经成功地应用于各种发光设备。 溶胶-凝胶法分为两类:原料为无机盐的水溶液Sol-Gel法和原料为金属醇盐溶液的醇盐Sol-Gel法。其基本原理是:无机盐或金属醇盐溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均质溶液,溶质与溶剂发生水解或醇解反应,反应产物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶,溶胶经蒸发干燥转变为凝胶,凝胶再经干燥和锻烧,转化为最终产物。以水溶液501-Gel法制备srA1204:Eu2+,Dy3+发光粉为例加以说明:按化学计量比配制浓度适宜的稀土和基质元素的硝酸盐混合溶液,并加入一定量的柠檬酸,调节!控