基本信息
- 项目名称：
- 铝酸盐长余辉发光材料的研制与性能
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 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。
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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
- 无
作品所处阶段
- 完成阶段
技术转让方式
- 无
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。
