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基本信息

項(xiàng)目名稱：
鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研制與性能
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
從二十世紀(jì)初人們發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)余輝發(fā)光現(xiàn)象以來(lái)，因其獨(dú)特的發(fā)光特性，長(zhǎng)余輝材料的發(fā)展取得了極大的進(jìn)展。從1992年起, 新型的鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料的發(fā)展十分迅速，它的發(fā)光強(qiáng)度、余輝時(shí)間、化學(xué)穩(wěn)定性都勝于硫化物長(zhǎng)余輝材料，長(zhǎng)余輝材料的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。近些年, 隨著新的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料不斷的被發(fā)現(xiàn)以及其性能的提高, 它的應(yīng)用也日趨廣泛。
詳細(xì)介紹：
長(zhǎng)余輝發(fā)光材料具有極好的蓄光、發(fā)光效果，使用壽命長(zhǎng)、可以在室外陽(yáng)光下暴曬全天候使用、無(wú)毒無(wú)害、安全可靠, 可廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、碼頭、鐵路、高速公路等公共場(chǎng)所的指示標(biāo)志, 還可應(yīng)用于儀器表盤(pán)、鐘表、緊急照明、發(fā)光陶瓷、建筑物裝飾、發(fā)光玻璃涂層等領(lǐng)域 。應(yīng)用最為成功的例子是在2001年的“911” 事件” 中（圖1）, 由大連路明集團(tuán)用稀土蓄光型發(fā)光材料做成的緊急逃生應(yīng)急系統(tǒng)(圖2),在人員疏散過(guò)程中起到了重要作用。目前國(guó)內(nèi)的鐘表、儀器行業(yè)用量大約為10 噸/年；國(guó)內(nèi)高速公路每年所需的蓄光材料約為2 千噸, 產(chǎn)值約2億人民幣, 可見(jiàn)稀土蓄光材料有著廣闊的應(yīng)用背景和開(kāi)發(fā)前景。 近幾年來(lái)，關(guān)于發(fā)光材料的研究報(bào)告紛紛出現(xiàn)，研究的重點(diǎn)在于稀土元素?fù)诫s的長(zhǎng)余輝磷光體, 尤其是堿土鋁酸鹽體系 。一種新的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料SrAl2O4現(xiàn)于二十世紀(jì)中期，并在九十年代得到了迅速的發(fā)展。它以鋁酸鍶為基質(zhì)，以稀土材料作為摻雜元素形成發(fā)光中心和陷阱中心，它無(wú)毒、無(wú)污染、不消耗電能、發(fā)光亮度高、余輝時(shí)間長(zhǎng)，是一種高效節(jié)能的固體發(fā)光材料 。 本作品以鋁酸鹽為基質(zhì)，摻雜Eu、Dy、Er、Pr、Nd、Ca、Mn等不同元素，采用高溫固相法制備出了SrAl2O4:Eu0.022+,Dy0.033+黃綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，SrAl2O4:Eu0.012+,Dy0.023+，Pr0.013+藍(lán)綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，CaAl2O4:Eu0.001252+,Nd0.00253+紫色長(zhǎng)余輝發(fā)光材，SrAl2O4:Eu0.012+,Dy0.0153+,Er0.023+ 黃綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料， Sr0.95Ca0.05Al12O19：Eu0.012+,Dy0.013+，Er0.013+藍(lán)綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，SrAl2O4:Eu0.022+,Mn0.032+黃綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，SrAl2O4:Eu0.012+,Nd0.013+淺綠色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料,以上這些長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，發(fā)光效率高、余輝時(shí)間長(zhǎng)，在日光下或用普通日光燈照射30min后，在黑暗中發(fā)光可持續(xù)12小時(shí)以上，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定（耐酸、耐堿、耐輻射），無(wú)放射性污染，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)毒、無(wú)害。

作品圖片

  • 鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研制與性能
  • 鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研制與性能
  • 鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研制與性能
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)目的：研制新型的鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)硫化物發(fā)光材料的缺陷。 基本思路：以鋁酸鹽為基質(zhì)，摻雜稀土元素，采用高溫固相法，制備產(chǎn)品。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、采用鋁酸鹽為基質(zhì)，極大地增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性； 2、摻雜稀土元素，不使用對(duì)人體和自然危害極大的放射性元素； 3、制備方法簡(jiǎn)單，成本較低。

科學(xué)性、先進(jìn)性

成 份：鋁酸鹽摻雜稀土元素（無(wú)毒無(wú)害） 激發(fā)光源：太陽(yáng)光 發(fā)光顏色：紫光、藍(lán)光、綠光（隨基質(zhì)和摻雜元素的不同而不同） 余輝時(shí)間：12小時(shí)以上 穩(wěn) 定 性：空氣中不易分解 制備方法：高溫固相法（合成簡(jiǎn)單，成本較低） 現(xiàn)有的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要是以硫化物為基質(zhì)，摻雜放射性元素，性質(zhì)不穩(wěn)定，空氣中易分解，余輝時(shí)間較短，且放射性元素對(duì)人體和自然危害極大。我們研制的鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料克服了以上缺點(diǎn)，得到的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，發(fā)光亮度高，余輝時(shí)間長(zhǎng)，且無(wú)毒無(wú)害，極適合在生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

完成階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

實(shí)物，現(xiàn)場(chǎng)演示

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：采用新型的鋁酸鹽為基質(zhì)，性能穩(wěn)定。不摻雜放射性元 素，無(wú)毒無(wú)害。合成方法簡(jiǎn)單，成本較低。 適用范圍：在應(yīng)急照明，家具裝飾，工藝品，玩具等領(lǐng)域中均可廣泛應(yīng)用。 市場(chǎng)前景：產(chǎn)品在環(huán)境中穩(wěn)定，成本較低，使用方便，效果明顯，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

同類課題研究水平概述

自從二十世紀(jì)初人們發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)余輝發(fā)光現(xiàn)象以來(lái)，因其獨(dú)特的發(fā)光特性，長(zhǎng)余輝材料的發(fā)展取得了極大的進(jìn)展。從長(zhǎng)余輝發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)直到二十世紀(jì)90年代，性能最好的長(zhǎng)余輝材料為硫化物體型的。而從1992年起, 新型的鋁酸鹽長(zhǎng)余輝材料的發(fā)展十分迅速，它的發(fā)光強(qiáng)度、余輝時(shí)間、化學(xué)穩(wěn)定性都勝于硫化物長(zhǎng)余輝材料，長(zhǎng)余輝材料的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。近些年, 隨著新的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料不斷的被發(fā)現(xiàn)以及其性能的提高, 它的應(yīng)用也日趨廣泛。 從基質(zhì)上劃分，目前的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要有硫化物型、鋁酸鹽型、硅酸鹽型及其他基質(zhì)型的。其中，硫化物型長(zhǎng)余輝材料是最早發(fā)現(xiàn)并投入實(shí)際應(yīng)用中的。但是硫化物型長(zhǎng)余輝材料發(fā)光亮度低、余輝時(shí)間短、化學(xué)穩(wěn)定性差、易潮解，雖然這些缺點(diǎn)可以通過(guò)添加放射性元素等手段來(lái)進(jìn)行改善，但放射性元素對(duì)人體和環(huán)境的危害是較大的。硅酸鹽型及其他基質(zhì)型的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料目前技術(shù)尚不成熟，而鋁酸鹽型長(zhǎng)余輝材料具有十分穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，是一類新型的節(jié)能、穩(wěn)定的發(fā)光材料。 長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的合成方法主要有高溫固相法、溶膠-凝膠法、共沉淀法、燃燒法、微乳液法、噴霧熱解法、爆轟法等。其中，溶膠-凝膠法是將無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽溶于水或醇等溶劑中，溶質(zhì)與溶劑發(fā)生水解或醇解反應(yīng)，形成溶膠，溶膠經(jīng)蒸發(fā)干燥轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，凝膠再經(jīng)干燥、煅燒，轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物。但該法操作步驟復(fù)雜，需要控制的條件多，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，成本高。共沉淀法是在溶液中含有兩種或多種陽(yáng)離子，它們以均相存在于溶液中，加入沉淀劑，經(jīng)沉淀反應(yīng)后，可得到各種成分的均一的沉淀。但該法對(duì)于復(fù)雜的多組分體系制備存在很多的問(wèn)題，如選擇原料時(shí)，必須考慮各組分應(yīng)具有相同或相近的水解或沉淀?xiàng)l件。燃燒法是當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到放熱反應(yīng)的點(diǎn)火溫度時(shí)，以某種方法點(diǎn)燃，隨后依靠原料燃燒釋放出的熱量，來(lái)維持反應(yīng)系統(tǒng)處于高溫狀態(tài)，使合成過(guò)程獨(dú)立進(jìn)行下去直至反應(yīng)結(jié)束，燃燒產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物。但該法制得的產(chǎn)品純度和發(fā)光性能較差。固相法是將原料按一定比例稱重，加入一定量的硼酸作為助溶劑后混合均勻，在馬弗爐中灼燒一段時(shí)間后，然后再在還原氣氛中于1300℃灼燒，得到產(chǎn)品。該方法制備產(chǎn)品步驟簡(jiǎn)單，條件要求不高，是一種理想的制備長(zhǎng)余輝材料的方法。
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