本發(fā)明涉及一種連續(xù)紫外光發(fā)光材料，屬于新型功能材料領(lǐng)域，尤其適用于開發(fā)成高效紫外led和全紫外光源等產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、紫外光的獲得主要有兩種方式：一是采用紫外光led芯片通電發(fā)光產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的紫外光；二是采用氣體放電方式產(chǎn)生，如利用稀薄氣體放電的汞燈和氙燈。

2、現(xiàn)有紫外光led主要采用algan或inalgan或mgzno作為發(fā)光的核心材料?；赼lgan或inalgan或mgzno材料的紫外led的發(fā)光存在如下弊端：首先，發(fā)射光譜為峰值波長(zhǎng)位于250～420納米范圍內(nèi)孤立的窄帶(帶寬常小于10納米)，發(fā)射光譜不連續(xù)；其次，現(xiàn)有紫外led芯片的發(fā)光波長(zhǎng)與制備環(huán)節(jié)息息相關(guān)，發(fā)光波長(zhǎng)的調(diào)控很困難；第三，現(xiàn)有紫外led芯片的量子產(chǎn)率很低，如日本nitride?semiconductors公司生產(chǎn)的波長(zhǎng)為365納米led的量子產(chǎn)率約為14.7％。發(fā)光波長(zhǎng)越短，量子產(chǎn)率越低。

3、氙燈的發(fā)射光譜為連續(xù)光譜且以可見(jiàn)光和近紅外光為主，紫外光輻射僅僅是其中的一小部分。這導(dǎo)致用于產(chǎn)生紫外光輻射的能量?jī)H占電能消耗的一小部分。另外，氙氣體屬于稀有氣體，比較昂貴，不適合廣泛應(yīng)用于日用殺菌及日常照明等領(lǐng)域。

4、汞蒸氣放電輻射的特征譜線為極窄的線狀譜線，主要譜線波長(zhǎng)為253.7、365、405、435、545、578、763納米。利用波長(zhǎng)為254納米的紫外光激發(fā)某些熒光粉也可以獲得紫外光，但是，大部分發(fā)光材料的激發(fā)帶與汞燈譜線不匹配；而且，大部分熒光粉的發(fā)射光譜不在紫外光波段，尤其缺乏波長(zhǎng)為280～320納米的中紫外光及260～280納米的遠(yuǎn)紫外光。

5、到目前為止，曾經(jīng)報(bào)道過(guò)的能夠發(fā)射出紫外光的無(wú)機(jī)發(fā)光材料有(ca,zn)3(po4)2:tl、basi2o5:pb、lamgal11o19:ce、sral2o4:ce、caal2o4:ce和baal2o4:ce。

6、正磷酸鈣基質(zhì)的(ca,zn)3(po4)2:tl在253.7納米紫外線的激發(fā)下能發(fā)射出波長(zhǎng)為280～350納米的紫外線，峰值波長(zhǎng)為310納米。它可應(yīng)用于制造健康線燈。

7、重硅酸鋇基質(zhì)的basi2o5:pb吸收254納米紫外光后產(chǎn)生中心波長(zhǎng)為350納米的紫外光，光譜范圍310～400納米。它可應(yīng)用于制造曬黑燈。

8、由于鉈為劇毒元素以及鉛為高毒性元素，在環(huán)保和安全觀念日益增強(qiáng)的形勢(shì)下，(ca,zn)3(po4)2:tl和basi2o5:pb難以獲得廣泛應(yīng)用。

9、六方相結(jié)構(gòu)的lamgal11o19:ce吸收254納米紫外光后產(chǎn)生近紫外光，發(fā)射光譜峰值波長(zhǎng)在350～360納米之間，量子效率高達(dá)60％。

10、foke?k.e.等研究者的研究表明，燃燒法合成的sral2o4:ce粉體為單斜結(jié)構(gòu)，激發(fā)光譜波長(zhǎng)范圍為240～350納米，峰值激發(fā)波長(zhǎng)為330納米，258和278納米處的相對(duì)激發(fā)強(qiáng)度分別為0.20和0.16。在330納米紫外光的激發(fā)下，sral2o4:ce粉體的發(fā)射光譜波長(zhǎng)介于340～450納米范圍，峰值發(fā)射波長(zhǎng)為360納米，該發(fā)射光譜可分解為中心波長(zhǎng)分別為360和380納米的兩個(gè)子發(fā)射帶。

11、gedekar?k.a.等研究者采用燃燒法合成的baal2o4:ce粉體為六方結(jié)構(gòu)，激發(fā)光譜的峰值波長(zhǎng)為308納米，254納米處的相對(duì)激發(fā)強(qiáng)度約為0.16。在308納米紫外光的激發(fā)下，baal2o4:ce粉體的發(fā)射光譜為波長(zhǎng)介于340～600納米的寬帶譜，峰值發(fā)射波長(zhǎng)為386納米。

12、gedekar?k.a.等研究者采用燃燒法合成的sral2o4:ce粉體為單斜結(jié)構(gòu)，激發(fā)光譜的峰值波長(zhǎng)為331納米，266納米處的相對(duì)強(qiáng)度約為0.13，254納米處的相對(duì)強(qiáng)度約為0.01～0.02。在331納米紫外光的激發(fā)下，sral2o4:ce粉體的發(fā)射光譜為波長(zhǎng)介于340～450納米的寬帶譜，峰值發(fā)射波長(zhǎng)為371納米。

13、gedekar?k.a.等研究者采用燃燒法合成的caal2o4:ce粉體為單斜結(jié)構(gòu)，激發(fā)光譜峰值波長(zhǎng)為300納米，250納米處的相對(duì)強(qiáng)度約為0.02。在300納米紫外光的激發(fā)下，caal2o4:ce粉體的發(fā)射光譜為波長(zhǎng)介于330～450納米的寬帶譜，單峰結(jié)構(gòu)且峰值發(fā)射波長(zhǎng)為370納米。

14、diaz-torres?l.a.等研究者將燃燒法合成的sral2o4:ce3+粉體在1150℃熱處理6小時(shí)，熱處理后的sral2o4:ce粉體為單斜結(jié)構(gòu)，最佳激發(fā)波長(zhǎng)位于320～355納米之間，在254納米處無(wú)明顯的激發(fā)峰。在波長(zhǎng)為355納米的紫外光激發(fā)下，sral2o4:ce粉體的發(fā)射光譜為波長(zhǎng)介于370～660納米的寬帶譜，峰值發(fā)射波長(zhǎng)為427～438納米。

15、nakauchi?daisuke等研究者采用浮區(qū)法生長(zhǎng)的sral2o4:ce單晶體的激發(fā)光譜波長(zhǎng)介于240～350納米，峰值激發(fā)波長(zhǎng)為325納米，280和254納米處的相對(duì)強(qiáng)度分別為0.50和0.19。在254納米紫外光的激發(fā)下，sral2o4:ce單晶體源自ce3+的5d-4f躍遷發(fā)射出明亮的藍(lán)光。sral2o4:ce單晶體在320納米紫外光的激發(fā)下，發(fā)射光譜的波長(zhǎng)介于340～450納米范圍內(nèi)，峰值發(fā)射波長(zhǎng)在380納米附近。在330納米紫外光的激發(fā)下，摻ce量為0.5％、1.0％和2％的sral2o4:ce單晶體的量子產(chǎn)率分別為13％、39％和14％。

16、我們采用高溫固相燒結(jié)法制備出了單斜結(jié)構(gòu)且化學(xué)成分為sr0.94al2o4:ce0.04的熒光粉，并且采用愛(ài)丁堡fls980熒光光譜儀測(cè)試了它的發(fā)光量子產(chǎn)率。計(jì)算得出，它在254和316納米紫外光激發(fā)下的發(fā)光量子產(chǎn)率分別為0.09％和2.20％。這說(shuō)明，單斜結(jié)構(gòu)的sr(1-1.5x)al2o4:cex(0<x<0.06)在波長(zhǎng)為254納米的紫外光激發(fā)下幾乎不發(fā)光；即使采用波長(zhǎng)為316納米的紫外光激發(fā)，該熒光粉的發(fā)光效率也非常低。

17、由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的摻鈰堿土族鋁酸鹽材料的激發(fā)光譜峰值波長(zhǎng)介于300～340納米范圍，它在254納米處的相對(duì)激發(fā)強(qiáng)度一般為百分之幾的水平(個(gè)別特例能達(dá)到0.16～0.20)；而且，它的發(fā)射光譜峰值波長(zhǎng)介于350～440納米范圍，它在中紫外光波段(280～320納米)或附近(320～335納米)無(wú)明顯的發(fā)光峰。因此，現(xiàn)有的摻鈰堿土族鋁酸鹽材料不能被254納米的紫外光高效地激發(fā)并發(fā)射出很強(qiáng)的中紫外光。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有紫外光發(fā)光材料存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有三斜結(jié)構(gòu)且能高效率地將254納米紫外光轉(zhuǎn)化為連續(xù)中紫外光的發(fā)光材料。相對(duì)于現(xiàn)有的紫外光發(fā)光材料，本發(fā)明公開的材料不含劇毒或高毒性元素，在254納米紫外光的激發(fā)下能夠高效地發(fā)射出波長(zhǎng)為280～380納米的連續(xù)紫外光，而且在280～335納米范圍內(nèi)具有明顯的發(fā)光峰；另外，采用本發(fā)明公開的材料成分及制備方法得到的材料具有三斜結(jié)構(gòu)，與堿土族鋁酸鹽已知物相的晶體結(jié)構(gòu)顯著不同。典型的堿土族鋁酸鹽已知物相主要指化學(xué)成分組成為sral2o4的單斜相(jcpds?pdf#74-0794)、sral4o7的正交相(jcpds?pdf#76-0839)或單斜相(jcpds?pdf#70-1479)、sral12o19的六方相(jcpds?pdf#80-1195)、mgal2o4的立方相(jcpdspdf#77-0435)、mg0.4al2.4o4的立方相(jcpds?pdf#84-0378)、caal2o4的單斜相(jcpds?pdf#70-0134)、caal4o7的單斜相(jcpds?pdf#72-0767)、caal12o19的六方相(jcpds?pdf#84-1613)、baal2o4的六方相(jcpds?pdf#72-0387)和ba1.157al10.686o17.157的六方相(jcpds?pdf#83-0271)等。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種連續(xù)中紫外光發(fā)光材料，所述發(fā)光材料的晶體結(jié)構(gòu)屬于三斜晶系。

4、進(jìn)一步，化學(xué)分子式通式為mxalyo(x+1.5y+1.5z):cez，其中，m代表sr、ca、ba或mg中的一種或多種元素的組合，0<z<0.05y，0.04≤(x/y)≤0.25。

5、進(jìn)一步，化學(xué)分子式通式為mxalyo(x+1.5y+1.5z):cez，其中，m代表ca、ba或mg中的一種或多種元素與sr的組合，0<z<0.05y，0.04≤(x/y)≤0.25。

6、進(jìn)一步，化學(xué)分子式通式為srxalyo(x+1.5y+1.5z):cez，其中，0<z<0.05y，0.04≤(x/y)≤0.25。

7、進(jìn)一步，被254納米紫外光激發(fā)能發(fā)射出波長(zhǎng)介于280至380納米的連續(xù)紫外光譜。

8、進(jìn)一步，被254納米紫外光激發(fā)能發(fā)射出連續(xù)中紫外光，在280～320納米波段具有明顯的發(fā)光峰，或在320～335納米波段具有明顯的發(fā)光峰并且320納米處的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到發(fā)射光譜(280～480納米)峰值強(qiáng)度的60％以上。

9、進(jìn)一步，被254納米紫外光激發(fā)能發(fā)射出連續(xù)中紫外光，在280～320納米波段具有獨(dú)立的發(fā)光峰。

10、本發(fā)明還公開了上述連續(xù)中紫外光發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟：

11、步驟s1，根據(jù)上述化學(xué)分子式中的金屬元素的化學(xué)計(jì)量比，配制金屬化合物粉末的混合物；

12、步驟s2，量取適量體積的無(wú)水乙醇倒入步驟s1所得的混合物中，采用濕法研磨或球磨(加入適量比例的氧化鋁磨球)若干時(shí)間，然后進(jìn)行分離操作得到混合物的漿料，將漿料在100～200℃干燥箱中干燥處理若干時(shí)間得到煅燒前混合物。

13、步驟s3，將煅燒前混合物裝入剛玉坩堝并置于氣氛爐中燒結(jié)，煅燒過(guò)程中采用氫氣、氨氣或氫氮混合氣等還原性氣氛保護(hù)(當(dāng)采用氫氮混合氣時(shí)氫氣的體積比不低于5％)，控制燒結(jié)溫度介于1400～1700℃之間，控制保溫時(shí)間為2～48小時(shí)。

14、步驟s4，將燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行粉碎、粉磨、過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩篩分制得所述連續(xù)中紫外光發(fā)光材料。

15、進(jìn)一步，所述還原性氣氛保護(hù)的氣體為氫氣、氨氣或氫氮混合氣(氫氣體積比不小于5％)等。

16、進(jìn)一步，所述標(biāo)準(zhǔn)篩為50目至800目標(biāo)準(zhǔn)篩。

17、進(jìn)一步，以粉末狀態(tài)、塊體狀態(tài)和薄膜狀態(tài)添加至熒光材料制品中。

18、本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)元素的配比，控制燒結(jié)溫度介于1400～1700℃之間，控制保溫時(shí)間為2～48小時(shí)燒結(jié)制得三斜相結(jié)構(gòu)的連續(xù)中紫外光的發(fā)光材料；發(fā)光指標(biāo)值相比單斜相結(jié)構(gòu)的材料獲得明顯提升。