СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНОФОРА С ДЛИТЕЛЬНЫМ ПОСЛЕСВЕЧЕНИЕМ
METHOD FOR PRODUCING LUMINOPHORE WITH LONG AFTERGLOW

Изобретение относится к области получения люминофоров с длительным послесвечением, в частности получению алюмината стронция, активированного ионами европия и диспрозия, и может быть использовано в светящихся красках, применяемых в рекламных целях, для нанесения дорожной разметки, эвакуационных знаках и т.д.
2
2
Известен люминофор с длительным послесвечением на основе алюмината стронция, активированный ионами редкоземельных элементов. Его синтез проводят при прокаливании смеси, состоящей из карбоната стронция, оксидов алюминия, редкоземельных элементов и минерализатора, при температуре 1300°С в восстановительной атмосфере (N+3%H) в течение 1 часа (US 5424006 А, С09К 11/80, опубл. 13.07.1995).
1
2
4
2
4
2
4
2+
3+
2+
3+
Известны способы получения (Sr, Eu, Dy)AlO: золь-гель метод (М. Marchal, P. Escribano, J.B. Carda Ε. Cordoncillo «Long-Lasting Phosphorescent Pigments of the Type SrAlO:Eu, R(R=Dy, Nd) Synthesized by the Sol-Gel Method», Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 26, pp.989-992, 2003), метод спрей-пиролиза (Ping Huang, Cai-e Cui, Huzai Hao «Eu, Dy co-doped SrA12O4 phosphors prepared by sol-gel-combustion processing», J Sol-Gel Sci Technol vol. 50, pp. 308-313, 2009), метод горения (B.M. Mothudia, O.M. Ntwaeaborwa a, J.R. Botha b, H.C. Swar «Photoluminescence and phosphorescence properties of MAlO:Eu, Dy (M=Ca, Ba, Sr) phosphors prepared at an initiating combustion temperature of 500°C», Physica B, vol. 404 pp. 4440-4444, 2009).
Недостатками данных методов являются сложность применяемого оборудования, многостадийность процессов, дороговизна исходных компонентов, а также необходимость поддержания высокой температуры синтеза в течение длительного времени.
1
2
4
2
2
3
2
3
2
3
2
4
2+
3+
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения (Sr, Eu, Dy)AlO, протекающий в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). В качестве компонентов исходной реакционной смеси взяты следующие соединения: SrO, А1О, А1, ЕuО, DyO. Далее компоненты перемешивают и спрессовывают в форме цилиндра и помещают в СВС реактор. Горение реакционной смеси проводят в атмосфере аргона при давлении газа 0,5 МПа (Taschaporn Sathaporn, Sutham Niyomwas «Synthesis of Eu, Dyco-doped MA1O phosphor (M=Ba, Sr) by in situ Self-Propagating High Temperature Synthesis», Advanced Materials Research, vol. 626, pp. 908-912, 2013).
Недостатками известного способа являются многофазность при получении продукта, использование СВС реактора и инертной атмосферы под давлением. Все это приводит к усложнению процесса получения люминофора и его существенному удорожанию.
Технический результат заключается в упрощении получения алюмината стронция, активированного ионами европия и диспрозия в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, за счет отсутствия инертной атмосферы и необходимости использования сложного оборудования, а также в получении однофазного продукта.
1-x-y
x
y
2
4
Сущность изобретения заключается в том, что способ получения люминофора с длительным послесвечением, общей формулой SrEuDyAlO, где 0,01≤х≤0,05 и 0,01≤у≤0,05, включает приготовление реакционной смеси путем механического перемешивания в течение 20 минут порошков пероксида стронция, оксида диспрозия (III), оксида европия (III), оксида алюминия и металлического алюминия при следующем соотношении, мас. %:
Пероксид стронция
50,5 - 56,94
Оксид европия (III)
0,85 - 4,16
Оксид диспрозия (III)
0, 9 - 4,41
Металлический алюминий
7,58 - 9,16,
Оксид алюминия
31,39-34,21
с последующим проведением процесса экзотермического взаимодействия ее компонентов в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в реакторе открытого типа в воздушной атмосфере.
2
Способ получения люминофора с длительным послесвечением включает приготовление реакционной смеси путем механического перемешивания в планетарной мельнице в течение 20 минут порошков пероксида стронция, оксида диспрозия (III), оксида европия (III), оксида алюминия и металлического алюминия, взятых в стехиометрических соотношениях. Полученную гомогенизированную реакционную смесь помещают в кварцевый реактор открытого типа в воздушной атмосфере, выполненный в виде лодочки. Процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза инициируют волной горения вспомогательного состава (смесь ВаО-Al в соотношении 3:1, соответственно). После прохождения в объеме реакционной смеси устойчивого фронта волны горения образуется спеченный пористый продукт белого цвета. Полученный продукт естественным образом охлаждают на воздухе. Общее время синтеза с охлаждением составляет ~ 10 мин. Полученный спек размалывают и просеивают через сита размером 100 и 36 мкм. Выход люминофора составляет не менее 60%.
Получение люминофора с длительным послесвечением осуществляют следующим образом.
0,96
0,02
0,02
2
4
2
3
2
2
3
2
3
2
3
Пример. Готовят стехиометрическую реакционную смесь (состав 2 табл. 1), рассчитанную на получение алюмината стронция, активированного ионами европия и диспрозия, общей формулой SrEuDyAlO. Соотношение Аl/АlO составляет 0,65/0,675. Для приготовления смеси в количестве 20 г использовают следующие порошки: пероксид стронция (SrO) - 11,027 г (55,14 мас. %); оксид алюминия (АlO) - 6,597 г (32,99 мас. %); алюминий - 1,681 г (8,41 мас. %); оксид диспрозия (DyO) - 0,358 г (1,78 мас. %) и оксид европия (EuO) - 0,337 г (1,68 мас. %).
2
Осуществляют механическое перемешивание порошков в планетарной мельнице в течение 20 минут, что обеспечивает предварительную механическую активацию и гомогенизацию исходных компонентов. Полученную гомогенизированную реакционную смесь помещают в кварцевую лодочку. Процесс СВС инициируют волной горения вспомогательного состава (смесь ВаO-А1 в соотношении 3:1, соответственно). После прохождения в объеме реакционной смеси устойчивого фронта волны горения образуется спеченный пористый продукт белого или слегка бежевого цвета. Полученный продукт естественным образом охлаждают на воздухе. Общее время синтеза с остыванием составляет ~ 10 мин. Затем полученный спек размалывают и просеивают через сита размером 100 и 36 мкм. Выход люминофора составляет не менее 60%. Рентгенофазовый анализ полученного продукта показал наличие только одной фазы - моноклинный алюминат стронция.
Другие примеры заявляемого решения представлены в табл. 1.
Исследование спектральных характеристик полученных люминофоров подтверждает их принадлежность к люминофорам зеленого свечения с периодом свечения в темноте в течение 10 ч после прекращения облучения. Для всех образцов длина волны максимума излучения составляет 520 нм.
По сравнению с известным решением предлагаемый способ позволяет упростить и удешевить процесс синтеза люминофоров с длительным послесвечением в режиме СВС, за счет отсутствия необходимости использования сложного оборудования и атмосферы инертного газа, а также получить однофазный продукт.