新材料及其应用

本发明提出了一种空间照明系统用铝酸盐发光材料的制备方法，属于无机荧光纳米材料的制备技术领域。本发明以可溶性的金属铝盐、可溶性金属M盐、可溶性铈盐和可溶性的锰盐为原材料，以柠檬酸为螯合剂螯合金属离子，并加入不同摩尔比的丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺在伽马射线辐照条件下，使其聚合形成三维网络状的聚合物并包络螯合剂与金属离子形成的络合物，最终形成果冻状的凝胶。通过干燥、烧结，并调节铈锰离子掺杂的含量、辐照剂量，制备出形貌、发光强度可控的铈锰离子共掺激活的铝酸盐发光材料。本方法价格低廉，合成工艺简单，易于操作，克服了传统聚丙烯酰胺凝胶法在合成过程中丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺聚合产生毒害气体的缺点。

铝酸盐是一类重要的无机发光基质材料，在电子陶瓷、滤通天线、颜料、湿敏传感器、轻质头盔、微波器件，陶瓷电容器、催化剂及催化剂载体等领域具有广泛的应用。铝酸盐具有的较强抗辐射能力，使其已逐步采用作为电子束、钴源(γ射线)、重离子、α离子等辐照装置的透明窗口材料以及空间站等强辐射环境的透明窗口材料。以铝酸盐作为发光基质材料，采用不同的激活离子制备的激活离子掺杂的铝酸盐发光材料的发光强度和余辉时间均为传统发光材料的10倍以上，且其吸收能力强、使用寿命长、无放射性和抗辐照性能好，是空间站照明系统用LED灯的候选材料。近年来，通过能量传递原理合成的Ce‑Mn离子共掺杂的发光材料具有较强的发光性能，受到科研人员的广泛关注。然而，通过Ce、Mn激活离子掺杂的铝酸盐发光材料少有文献报道。

目前，多种方法包括固相反应法、湿化学合成法、水热法、共沉淀法、燃烧合成法、熔盐法等方法和聚丙烯酰胺凝胶法均可合成铝酸盐发光材料。在这些方法中，聚丙烯酰胺凝胶法是一种合成高分散纳米颗粒的有效方法，然而该方法在合成过程中容易释放使人致癌的有毒气体，污染环境不环保，且随着金属离子种类的不同，聚合反应持续的时间也不同，极大地增加了时间成本，故改进其合成方法去合成Ce、Mn激活离子共掺杂的铝酸盐发光材料是一大挑战。

本发明的有益效果在于：

本发明以可溶性铝盐、M盐、铈盐和锰盐的结晶水合物为原料，以螯合剂络合金属阳离子，在辐照聚合条件下引发丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺聚合，结合能量传递原理通过改变Ce、Mn离子在整个系统中的含量去控制合成适合空间站照明系统用的MAl2O4:Ce:Mn发光材料。

本发明原料可选择性大，利用伽马射线辐照辅助的方式聚合丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺快速成胶实现高效聚合和环境保护。易于批量生产、再现性好、通过改变相应工艺参数可实现形貌和性能的调控合成，合成的MAl2O4:Ce:Mn发光材料性能优异、抗辐射能力强，可用于强辐射环境照明系统、光催化、电子陶瓷以及微波器件等领域。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。