主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 四川大学     

基本信息

项目名称:
铝酸盐长余辉发光材料的研制与性能
小类:
能源化工
简介:
从二十世纪初人们发现长余辉发光现象以来,因其独特的发光特性,长余辉材料的发展取得了极大的进展。从1992年起, 新型的铝酸盐长余辉材料的发展十分迅速,它的发光强度、余辉时间、化学稳定性都胜于硫化物长余辉材料,长余辉材料的发展进入了一个新的阶段。近些年, 随着新的长余辉发光材料不断的被发现以及其性能的提高, 它的应用也日趋广泛。
详细介绍:
长余辉发光材料具有极好的蓄光、发光效果,使用寿命长、可以在室外阳光下暴晒全天候使用、无毒无害、安全可靠, 可广泛应用于机场、码头、铁路、高速公路等公共场所的指示标志, 还可应用于仪器表盘、钟表、紧急照明、发光陶瓷、建筑物装饰、发光玻璃涂层等领域 。应用最为成功的例子是在2001年的“911” 事件” 中(图1), 由大连路明集团用稀土蓄光型发光材料做成的紧急逃生应急系统(图2),在人员疏散过程中起到了重要作用。目前国内的钟表、仪器行业用量大约为10 吨/年;国内高速公路每年所需的蓄光材料约为2 千吨, 产值约2亿人民币, 可见稀土蓄光材料有着广阔的应用背景和开发前景。 近几年来,关于发光材料的研究报告纷纷出现,研究的重点在于稀土元素掺杂的长余辉磷光体, 尤其是碱土铝酸盐体系 。一种新的长余辉发光材料SrAl2O4现于二十世纪中期,并在九十年代得到了迅速的发展。它以铝酸锶为基质,以稀土材料作为掺杂元素形成发光中心和陷阱中心,它无毒、无污染、不消耗电能、发光亮度高、余辉时间长,是一种高效节能的固体发光材料 。 本作品以铝酸盐为基质,掺杂Eu、Dy、Er、Pr、Nd、Ca、Mn等不同元素,采用高温固相法制备出了SrAl2O4:Eu0.022+,Dy0.033+黄绿色长余辉发光材料,SrAl2O4:Eu0.012+,Dy0.023+,Pr0.013+蓝绿色长余辉发光材料,CaAl2O4:Eu0.001252+,Nd0.00253+紫色长余辉发光材,SrAl2O4:Eu0.012+,Dy0.0153+,Er0.023+ 黄绿色长余辉发光材料, Sr0.95Ca0.05Al12O19:Eu0.012+,Dy0.013+,Er0.013+蓝绿色长余辉发光材料,SrAl2O4:Eu0.022+,Mn0.032+黄绿色长余辉发光材料,SrAl2O4:Eu0.012+,Nd0.013+浅绿色长余辉发光材料,以上这些长余辉发光材料,发光效率高、余辉时间长,在日光下或用普通日光灯照射30min后,在黑暗中发光可持续12小时以上,化学性质稳定(耐酸、耐碱、耐辐射),无放射性污染,对人体和环境无毒、无害。

作品图片

  • 铝酸盐长余辉发光材料的研制与性能
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

设计目的:研制新型的铝酸盐长余辉发光材料,以弥补传统硫化物发光材料的缺陷。 基本思路:以铝酸盐为基质,掺杂稀土元素,采用高温固相法,制备产品。 创新点:1、采用铝酸盐为基质,极大地增强了产品的稳定性; 2、掺杂稀土元素,不使用对人体和自然危害极大的放射性元素; 3、制备方法简单,成本较低。

科学性、先进性

成 份:铝酸盐掺杂稀土元素(无毒无害) 激发光源:太阳光 发光颜色:紫光、蓝光、绿光(随基质和掺杂元素的不同而不同) 余辉时间:12小时以上 稳 定 性:空气中不易分解 制备方法:高温固相法(合成简单,成本较低) 现有的长余辉发光材料主要是以硫化物为基质,掺杂放射性元素,性质不稳定,空气中易分解,余辉时间较短,且放射性元素对人体和自然危害极大。我们研制的铝酸盐长余辉材料克服了以上缺点,得到的产品性质稳定,发光亮度高,余辉时间长,且无毒无害,极适合在生产生活中广泛应用。

获奖情况及鉴定结果

作品所处阶段

完成阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

实物,现场演示

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

特点和优势:采用新型的铝酸盐为基质,性能稳定。不掺杂放射性元 素,无毒无害。合成方法简单,成本较低。 适用范围:在应急照明,家具装饰,工艺品,玩具等领域中均可广泛应用。 市场前景:产品在环境中稳定,成本较低,使用方便,效果明显,具有广阔的市场前景。

同类课题研究水平概述

自从二十世纪初人们发现长余辉发光现象以来,因其独特的发光特性,长余辉材料的发展取得了极大的进展。从长余辉发光现象的发现直到二十世纪90年代,性能最好的长余辉材料为硫化物体型的。而从1992年起, 新型的铝酸盐长余辉材料的发展十分迅速,它的发光强度、余辉时间、化学稳定性都胜于硫化物长余辉材料,长余辉材料的发展进入了一个新的阶段。近些年, 随着新的长余辉发光材料不断的被发现以及其性能的提高, 它的应用也日趋广泛。 从基质上划分,目前的长余辉发光材料主要有硫化物型、铝酸盐型、硅酸盐型及其他基质型的。其中,硫化物型长余辉材料是最早发现并投入实际应用中的。但是硫化物型长余辉材料发光亮度低、余辉时间短、化学稳定性差、易潮解,虽然这些缺点可以通过添加放射性元素等手段来进行改善,但放射性元素对人体和环境的危害是较大的。硅酸盐型及其他基质型的长余辉发光材料目前技术尚不成熟,而铝酸盐型长余辉材料具有十分稳定的尖晶石结构,是一类新型的节能、稳定的发光材料。 长余辉发光材料的合成方法主要有高温固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、燃烧法、微乳液法、喷雾热解法、爆轰法等。其中,溶胶-凝胶法是将无机盐或金属醇盐溶于水或醇等溶剂中,溶质与溶剂发生水解或醇解反应,形成溶胶,溶胶经蒸发干燥转变为凝胶,凝胶再经干燥、煅烧,转化为最终产物。但该法操作步骤复杂,需要控制的条件多,实验周期长,成本高。共沉淀法是在溶液中含有两种或多种阳离子,它们以均相存在于溶液中,加入沉淀剂,经沉淀反应后,可得到各种成分的均一的沉淀。但该法对于复杂的多组分体系制备存在很多的问题,如选择原料时,必须考虑各组分应具有相同或相近的水解或沉淀条件。燃烧法是当反应物达到放热反应的点火温度时,以某种方法点燃,随后依靠原料燃烧释放出的热量,来维持反应系统处于高温状态,使合成过程独立进行下去直至反应结束,燃烧产物即为目标产物。但该法制得的产品纯度和发光性能较差。固相法是将原料按一定比例称重,加入一定量的硼酸作为助溶剂后混合均匀,在马弗炉中灼烧一段时间后,然后再在还原气氛中于1300℃灼烧,得到产品。该方法制备产品步骤简单,条件要求不高,是一种理想的制备长余辉材料的方法。
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