Люминесцентный материал
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении светоизлучающих устройств, например осветительных приборов, а также элементов дисплеев, флуоресцентных трубок, систем безопасности, визуализации или диагностики. Люминесцентный материал характеризуется следующей формулой:
в которой М' - моноатомный катион Li, K, Rb; или комбинация по меньшей мере двух катионов щелочных металлов, содержащая 0-98 мол. % катиона Na; М'' - трехвалентный моноатомный катион элемента, выбранного из В, Al, Ga, Cr, Mn, Fe, Со, Ni и Cu, или любая их комбинация; М''' - моноатомный катион элемента, выбранного из Si, Ge, Zn, N, As и Ga, или любая их комбинация; X - анион элемента, выбранного из F, Cl, Br и I, или любая их комбинация, или X отсутствует; X' - анион элемента, выбранного из группы 16 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, или любая их комбинация, или X' отсутствует; M'''' - катион элемента, выбранного из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Cu и Zn, или любая их комбинация, при условии, что X и/или X' присутствует. Например, люминесцентный материал, охарактеризованный формулой (I), представляет собой (Li,Na)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti, (Na,K)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti или (Na,Rb)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti. Указанный люминесцентный материал не содержит дорогостоящих редкоземельных элементов и небезопасных для окружающей среды тяжелых металлов, излучает белый свет и обеспечивает длительное свечение - в течение по меньшей мере 50 ч. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 пр., 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к люминесцентному материалу, к светоизлучающему устройству и к применениям указанного материала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существуют различные светоизлучающие компоненты и устройства на основе светоизлучающего элемента, в которых цвет или длина волны света, излучаемая светоизлучающим элементом, должны преобразовываться в один или несколько других цветов или длин волн. Типичным примером является белый светодиод (LED), в котором исходный диапазон длин волн, например, в ультрафиолетовом, синем или зеленом участке спектра преобразуется в белый свет, включающий несколько диапазонов длин волн. Белый свет используют, например, в целях освещения. Другие типичные примеры люминесцентных компонентов и устройств, в которых используют преобразование длины волны, представляют собой различные дисплеи для представления цифровой и графической информации, блоки подсветки, а также флуоресцентные лампы.
Преобразование длины волны обычно осуществляют с помощью люминесцентного материала, принимающего и поглощающего свет первого диапазона длин волн, излучаемого светоизлучающим элементом, и излучающего поглощенную энергию в одном или нескольких диапазонах длин волн.
Для этих целей в уровне техники известно множество различных люминесцентных материалов, часто называемых «люминофор». Однако материалы, имеющие наибольшую длительность послесвечения, содержат или редкоземельные элементы (лантаниды), или другие тяжелые элементы-металлы. Примерами таких долго и ярко излучающих коммерчески используемых материалов являются, например, Sr2MgSi2O7:Eu, Dy (синий цвет), CaAl2O4, Eu, Eu, Nd (синий цвет), Sr4Al14O25:Eu, Dy (синий/зеленый цвет), SrAl2O4:Eu,Dy (зеленый цвет) и Y2O2S:Eu,Mg,Ti (красный цвет). Самая длительная стойкость наблюдалась в ближней инфракрасной области (бИК) и была обнару жено для Zn3Ga2Ge2O10:Cr (невидимое излучение, длительность свыше 360 ч). В уровне техники также раскрыто несколько материалов с белым послесвечением, из которых CdSiO3:Dy, Y2O2S:Ti, CaSnO3:Tb и Ca2MgSi2O7:Dy имеют наиболее длительное послесвечение.
Таким образом, все из самых эффективных люминесцентных материалов содержат редкоземельные металлы и/или другие тяжелые элементы-металлы. Необходимость применять редкоземельные металлы, а также элементы, подобные Bi и Ge, увеличивает стоимость получения этих материалов. Кроме того, тяжелые элементы-металлы, такие как Cd, как правило, еще и считаются небезопасными как в отношении окружающей среды, так и в отношении здоровья человека. Следовательно, авторы настоящего изобретения обратили внимание на потребность в новом люминесцентном материале, обеспечивающем длительное послесвечение, не содержащем редкоземельных металлов или ионов других тяжелых металлов.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении нового люминесцентного материала и его применении. Цель настоящего изобретения состоит также в обеспечении светоизлучающего устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Люминесцентный материал согласно настоящему изобретению обладает отличительными признаками, изложенными в пункте 1 формулы изобретения.
Светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению обладает отличительными признаками, изложенными в пункте 13 формулы изобретения.
Применение люминесцентного материала согласно настоящему изобретению обладает отличительными признаками, изложенными в пункте 16 или в пункте 17 формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи включены для обеспечения дополнительного понимания предложенного изобретения и составляют часть данного описания, иллюстрируют воплощения изобретения и совместно с описанием помогают объяснить принципы предложенного изобретения. В чертежах:
на Фиг. 1 раскрыты результаты испытания примера 4; и на Фиг. 2 раскрыты результаты испытания примера 4.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к люминесцентному материалу, представленному следующей формулой (I):
в которой
М' представляет собой
моноатомный катион Li, или моноатомный катион K, или моноатомный катион Rb; или
комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где указанная комбинация содержит 0-98 мол. % моноатомного катиона Na;
М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из В, Al, Ga, Cr, Mn, Fe, Co, Ni и Cu, или любую комбинацию таких катионов;
M''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Si, Ge, Zn, N, As и Ga, или любую комбинацию таких катионов;
X представляет собой анион элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Br и I, или любую комбинацию таких анионов, или X отсутствует;
X' представляет собой анион элемента, выбранного из группы 16 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, или любую комбинацию таких анионов, или X' отсутствует; и
М'''' представляет собой катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Cu и Zn, или любую комбинацию таких катионов;
при условии что по меньшей мере один из X и X' присутствует.
В одном из воплощений, М' представляет собой моноатомный катион щелочного металла, выбранного из группы, состоящей из Li, K и Rb, или любую комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М' представляет собой моноатомный катион щелочного металла, выбранного из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, или любую комбинацию таких катионов, при условии что М' не является моноатомным катионом, включающем исключительно Na. В одном из воплощений, М' не является моноатомным катионом, включающем исключительно Na.
Люминесцентный материал является синтетическим материалом, то есть этот материал получен синтетическим путем.
Условие, состоящее в том, что по меньшей мере один из X и X' присутствует, следует понимать в данном описании, если не указано иное, так, что присутствует X или X', или так, что присутствуют оба X и X'.
В данном описании, если не указано иное, выражение «моноатомный ион» следует понимать так, что ион состоит из единственного атома. Ели ион содержит более одного атома, даже если эти атомы одного элемента, его следует считать полиатомным ионом. Таким образом, в данном описании, если не указано иное, выражение «моноатомный катион» следует понимать так, что катион состоит из единственного атома.
Хакманит, являющийся разновидностью материала содалита, представляет собой природный материал, имеющий химическую формулу Na8Al6Si6O24(Cl,S)2. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что можно получить синтетический люминесцентный материал на основе хакманита, который имеет длительное послесвечение. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что синтетический люминесцентный материал в результате обработки, например, ультрафиолетовым излучением или солнечным светом, обладает техническим эффектом, состоящим в демонстрации длительного послесвечения белого цвета. В одном из воплощений, длина волны излучения люминесцентного материала согласно одному или более воплощениям, описанным в данном описании, составляет 37 0-730 нм. В одном из воплощений, максимум излучения люминесцентного материала согласно одному или более воплощениям, описанным в данном описании, находится примерно при 515 нм.
В данном описании, если не указано иное, выражения «послесвечение», «стойкая люминесценция», «фосфоресценция» или любое соответствующее выражение следует понимать как относящееся к явлению, встречающемуся в люминесцентных материалах, которое проявляется в том, что они светятся в темноте после облучения ультрафиолетом или видимым светом или излучением с более высокой энергией.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает не более 66 молярных процентов (мол. %) моноатомного катиона Na. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает не более 50 мол. % моноатомного катиона Na. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает не более 4 0 мол. % моноатомного катиона Na, или не более 30 мол. % моноатомного катиона Na, или не более 20 мол. % моноатомного катиона Na.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает 0-98 мол. % моноатомного катиона Na. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает 0-100 мол. % моноатомного катиона K. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает 0-100 мол. % моноатомного катиона Rb. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где комбинация включает 0-100 мол. % моноатомного катиона Li.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы, состоящей из Li, Na, K и Rb. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы, состоящей из Li, Na, K и Rb. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию трех моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы, состоящей из Li, Na, K и Rb. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию моноатомных катионов из Li, Na, K и Rb.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию моноатомного катиона Na с моноатомным катионом Li, моноатомным катионом K и/или моноатомным катионом Rb. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию моноатомного катиона Na с моноатомным катионом K или моноатомным катионом Rb. В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию моноатомного катиона Na с моноатомным катионом K и моноатомным катионом Rb.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию моноатомного катиона Na и моноатомного катиона K; или комбинацию моноатомного катиона Na и моноатомного катиона Rb; или комбинацию моноатомного катиона K и моноатомного катиона Rb; или комбинацию моноатомного катиона Na, моноатомного катиона K и моноатомного катиона Rb; или комбинацию моноатомного катиона K и моноатомного катиона Rb.
В одном из воплощений, М' представляет собой комбинацию моноатомного катиона Li и моноатомного катиона Na; или комбинацию моноатомного катиона Li и моноатомного катиона K; или комбинацию моноатомного катиона Li и моноатомного катиона Rb; или комбинацию моноатомного катиона Li, моноатомного катиона K и моноатомного катиона Rb; или комбинацию моноатомного катиона Li, моноатомного катиона Na, моноатомного катиона K и моноатомного катиона Rb.
В одном из воплощений, М' представляет собой моноатомный катион Li. В одном из воплощений, М' представляет собой моноатомный катион K. В одном из воплощений, М' представляет собой моноатомный катион Rb.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что путем регулирования комбинации из по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, можно оказывать влияние на свойство люминесцентного материала менять цвет и/или демонстрировать послесвечение.
В одном из воплощений, М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион металла, выбранного из группы, состоящей из Al и Ga, или комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион В.
В одном из воплощений, М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Со и Ni, или любую комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Si, Ge, Ga, N и As, или любую комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Si и Ge, или комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Ga, N и As, или любую комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М''' представляет собой моноатомный катион Ga.
В одном из воплощений, М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из N и As, или любую комбинацию таких катионов.
В одном из воплощений, М''' представляет собой моноатомный катион Zn.
В одном из воплощений, X представляет собой анион элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Br и I, или любую комбинацию таких анионов. В одном из воплощений, X отсутствует.
В одном из воплощений, X' представляет собой анион элемента, выбранного из группы, состоящей из О, S, Se и Те, или любую комбинацию таких анионов. В одном из воплощений, X' представляет собой анион S. В одном из воплощений X' отсутствует.
В одном из воплощений, люминесцентный материал допирован по меньшей мере одним ионом переходного металла. В одном из воплощений, люминесцентный материал представлен формулой (I), в которой М'''' представляет собой катион элемента, выбранного из переходных металлов Периодической системы химических элементов ИЮПАК, или любую комбинацию таких катионов. В одном из воплощений, М' ' ' ' представляет собой катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и Zn, или любую комбинацию таких катионов. В одном из воплощений, М'''' представляет собой катион Ti.
В одном из воплощений, люминесцентный материал, представленный формулой (I), содержит М'''' в количестве 0,001-10 мол. %, или 0,001-5 мол. %, или 0,1-5 мол. % от общего количества материала.
В одном из воплощений, люминесцентный материал выбран из группы, состоящей из:
где
В одном из воплощений, люминесцентный материал выбран из группы, состоящей из (Li,Na)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti, (Na,K)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti и (Na,Rb)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti.
В одном воплощении, люминесцентный материал синтезирован по реакции согласно статье Norrbo et al. (Norrbo, I.; Gluchowski, P.; Paturi, P.; Sinkkonen, J.; Lastusaari, M., Persistent Luminescence of Tenebrescent Na8Al6SiO24(Cl,S)2:Multifunctional Optical Markers. Inorg. Chem. 2015, 54, 7717-7724), основанной на статье Armstrong & Weller (Armstrong, J.A.; Weller, J.A. Structural Observation of Photochromism. Chem. Commun. 2006, 1094-1096), при использовании стехиометрических количеств цеолита А и Na2SO4, а также LiCl, NaCl, KC1 и/или RbCl в качестве исходных материалов. По меньшей мере одно допирующее вещество добавляют в виде оксида, например, TiO2. Люминесцентный материал можно получить следующим образом: цеолит А сначала сушат при 500°С в течение 1 ч. Исходную смесь затем нагревают при 850°С на воздухе в течение 48 ч. Продукт затем спокойно охлаждают до комнатной температуры и перетирают. Наконец, продукт повторно нагревают при 850°С в течение 2 ч под током атмосферы, состоящей из 12% Н2+88% N2. Сразу после синтеза материалы промывают водой для удаления любого избытка примесей LiCl/NaCl/KC1/RbCl. Чистоту можно подтвердить с помощью измерений методом рентгеновской дифракции на порошке.
Настоящее изобретение также относится к применению люминесцентного материала согласно одному или более воплощениям, описанным в данном описании, для поглощения света при первой длине волны и испускания по меньшей мере части поглощенной при этом энергии в виде света при второй длине волны, которая длиннее, чем первая длина волны.
В одном из воплощений, люминесцентный материал выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части света, испускаемого осветительным прибором, и испускания по меньшей мере части поглощенной при этом энергии в качестве света при второй длине волны, которая длиннее, чем первая длина волны. Другими словами, испускаемый свет по меньшей мере частично поглощается люминесцентным материалом, и энергия, поглощаемая при этом, по меньшей мере частично испускается люминесцентным материалом так, что спектр света, испускаемый люминесцентным композитным материалом, отличается от спектра света, поглощаемого им. Под второй длиной волны, которая длиннее первой длины волны, понимают, что максимум длины волны спектра света, испускаемого люминесцентным материалом, расположен выше по шкале, чем максимум длины волны спектра света, поглощаемого люминесцентным материалом.
В одном из воплощений, люминесцентный материал представляет собой материал, излучающий белый свет. В одном из воплощений, люминесцентный материал выполнен с возможностью обеспечения стойкости свечения в течение по меньшей мере 50 часов, или по меньшей мере 55 часов, или по меньшей мере 60 часов, или по меньшей мере 65 часов. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что люминесцентный материал обладает длительным послесвечением белого цвета. Не ограничивая данное изобретение какой-либо теорией в отношении того, почему люминесцентный материал согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, обладает указанным выше преимуществом, следует понимать, что присутствие допирующего катиона влияет на этот материал таким образом, что обеспечивает стойкость его свечения в течение длительного периода времени.
Люминесцентный материал можно использовать в различных применениях, в которых может быть полезно свойство материала демонстрировать послесвечение в течение длительного периода времени. Настоящее изобретение относится также к светоизлучающему устройству, которое содержит люминесцентный материал согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке. В одном из воплощений, светоизлучающее устройство представляет собой осветительный прибор. В одном из воплощений, светоизлучающее устройство представляет собой светодиод (LED), элемент дисплея или флуоресцентную трубку. В одном из воплощений, светоизлучающее устройство представляет собой органический светодиод (OLED). В одном из воплощений, светоизлучающее устройство представляет собой активную матрицу органического светодиода (AMOLED). В одном из воплощений, светоизлучающее устройство представляет собой прожектор, освещение дороги, освещение дома, декоративное освещение, освещение окон, приборную панель на лобовом стекле (HUD). В одном из воплощений, светоизлучающее устройство представляет собой элемент дисплея для применений в IoT (Интернет вещей), IoE (всеохватывающем Интернет) или II (промышленном Интернет).
Фактическая конфигурация устройства освещения, например, светодиода, может быть основана на принципах, известных в уровне техники. Люминесцентный материал может находиться в прямом физическом контакте со светоизлучающим элементом, как происходит в случае, например, светодиодных кристаллов (LED chips), инкапсулированных в инкапсулянт, формирующий или содержащий люминесцентный материал. Альтернативно, люминесцентный материал может быть расположен в виде отдельного элемента или в отдельном элементе преобразования длины волны или в виде покрытия или в покрытии на расстоянии от первичного светоизлучающего элемента. В области техники, относящейся к белым светодиодам, такой тип материала с преобразованием длины волны обычно называют «удаленный люминофор».
Люминесцентный материал или светоизлучающее устройство можно использовать, например, в наручных часах и настенных часах, указателях выхода или игрушках. Их также можно применять, например, на этикетках бутылок. Люминесцентный материал можно также примешивать в виде порошка в материалы сырья, используемого для производства пластиковых бутылок, этикеток, стекла и похожих продуктов. Продукты, содержащие указанный люминесцентный материал, можно также рассматривать как вид бижутерии. Этот люминесцентный материал можно использовать в качестве участка изображения измерительного устройства.
Настоящее изобретение также относится к применению люминесцентного материала согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, в приборе системы безопасности. В одном из воплощений, прибор системы безопасности выбирают из группы, состоящей из нити, фольги и голограммы. В одном из воплощений, прибор системы безопасности представляет собой чернила. В одном из воплощений, прибор системы безопасности применяют в банкноте, паспорте или карточке-идентификаторе. Настоящее изобретение также относится к применению люминесцентного материала согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, в 3D печати.
Настоящее изобретение также относится к применению люминесцентного материала согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, для визуализации или в диагностике, люминесцентный материал согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, можно использовать в диагностическом анализе образца, полученного из тела человека или животного. В одном из воплощений, образец выбирают из группы, состоящей из жидкостей и тканей организма. В одном из воплощений, образец включает кровь, кожу, ткань и/или клетки. Настоящее изобретение также относится к люминесцентному материалу согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, для применения в визуализации или в диагностике. Настоящее изобретение также относится к люминесцентному материалу согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, для применения в in vivo визуализации или в in vivo диагностике. В одном из воплощений, визуализация представляет собой визуализацию в медицине. Это возможно потому, что люминесцентный материал можно облучать перед его вводом в исследуемую ткань, тем самым исключая вред, обусловленный применением традиционных люминесцентных материалов, требующих УФ облучения после введения. В одном из воплощений, люминесцентный материал согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, используют в диагностических исследованиях. В одном из воплощений, люминесцентный материал согласно одному или более воплощениям, описанным в данной заявке, используют в технических средствах обнаружения.
Воплощения настоящего изобретения, описанные в данной заявке, можно использовать в любом сочетании друг с другом. Некоторые из воплощений можно объединять для создания еще одного воплощения настоящего изобретения. Люминесцентный материал, светоизлучающее устройство или применение люминесцентного материала, к которым относится настоящее изобретение, может включать по меньшей мере одно из воплощений настоящего изобретения, описанных ранее.
Люминесцентный материал обладает дополнительным преимуществом, состоящим в возможности применения в широком спектре приложений.
Люминесцентный материал обладает дополнительным преимуществом, состоящим в химической стабильности и способности обеспечивать длительное послесвечение.
Люминесцентный материал обладает дополнительным преимуществом, поскольку является материалом низкой стоимости. Люминесцентный материал обладает дополнительным преимуществом, поскольку является экологически безопасным, так как он не содержит каких-либо редкоземельных элементов или других элементов, являющихся тяжелыми металлами.
ПРИМЕРЫ
Далее будет сделана подробная ссылка на воплощения настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
В описании ниже раскрыты некоторые воплощения настоящего изобретения настолько подробно, что специалист в данной области техники может реализовать изобретение на основании раскрытия данного изобретения. Не все стадии воплощений настоящего изобретения обсуждаются подробно, так как многие из этих стадий будут очевидны специалисту в данной области техники на основании описания настоящего изобретения.
ПРИМЕР 1 - Получение (Li,Na)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti
Люминесцентный материал, представленный формулой (Li,Na)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti, получали следующим образом: 0,7000 г высушенного (500°С в течение 1 ч) цеолита А, порошков 0,0600 г Na2SO4 и 0,1700 г LiCl смешивали с 0,006 г порошка TiO2. Смесь нагревали при 850°С на воздухе в течение 48 ч. Продукту давали спокойно охладиться до комнатной температуры и перетирали. Наконец, продукт повторно нагревали при 850°С в течение 2 ч под током 12% Н2+88% N2.
ПРИМЕР 2 - Получение (Na,K)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti
Люминесцентный материал, представленный формулой (Na,K)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti, получали следующим образом: 0,7000 г высушенного (500°С в течение 1 ч) цеолита А, порошков 0,0600 г Na2SO4 и 0, 1800 г NaCl и 0, 0675 г KCl смешивали с 0,006 г порошка TiO2. Смесь нагревали при 850o С на воздухе в течение 48 ч. Продукту давали спокойно охладиться до комнатной температуры и перетирали. Наконец, продукт повторно нагревали при 850o С в течение 2 ч под током 12% Н2+88% N2.
ПРИМЕР 3 - Получение (Na,Rb) 8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti
Люминесцентный материал, представленный формулой (Na,Rb)8Al6Si6O24(Cl,S)2:Ti, получали следующим образом: 0,7000 г высушенного (500°С в течение 1 ч) цеолита А, порошков 0,0600 г Na2SO4 и 0,4957 г RbCl смешивали с 0,006 г порошка TiO2. Смесь нагревали при 850°С на воздухе в течение 48 ч. Продукту давали спокойно охладиться до комнатной температуры и перетирали. Наконец, продукт повторно нагревали при 850°С в течение 2 ч под током 12% Н2+88% N2.
ПРИМЕР 4 - Исследование образца люминесцентного материала, полученного в примере 1
Образец люминесцентного материала, полученного в примере 1, изучали путем определения спектров испускания и спектров облучения с помощью люминесцентного спектрометра Varian Сагу Eclipse в режиме фосфоресценции. Спектр облучения накапливали при контроле испускания при 4 80 нм, а спектр испускания получали при облучении при 310 нм. Источником облучения в спектрометре является Хе лампа. Стандарт спектра солнечного света соответствует указанному в ASTM G173-03. Результаты, представленные на Фиг. 1, показывают, что люминесценция и послесвечение являются белыми и могут быть получены с помощью УФ излучения, а также с помощью солнечного света.
Кроме того, образец люминесцентного материала, полученного в примере 1, сначала облучали в течение 30 мин с помощью 4 Вт-ной переносной УФ лампы 254 нм (UVP UVGL-25). Затем образец переносили в люминесцентный спектрометр Varian Сагу Eclipse и записывали спектры послесвечения в режиме био/хемилюминесценции каждые 15 мин в течение 65 ч после окончания облучения. Полученные при этом спектры были интегрированы по диапазону видимых длин волн (400-700 нм) с помощью программы Origin (OriginLab). Результаты интегрирования представляют общую интенсивность люминесценции в каждый момент времени. Затем они были нанесены на график на Фиг. 2. Таким образом, результаты представленные на Фиг. 2, показывают, что полученный люминесцентный материал демонстрирует послесвечение даже через 65 часов.
Специалисту в данной области техники очевидно, что с развитием технологий, основная концепция настоящего изобретения может быть реализованы различными способами. Таким образом, настоящее изобретение и его воплощения не ограничиваются примерами, описанными выше; вместо этого, они могут меняться в объеме формулы настоящего изобретения.
1. Люминесцентный материал, представленный следующей формулой (I):
в которой
М' представляет собой
моноатомный катион Li, или моноатомный катион K, или моноатомный катион Rb; или
комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы 1 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, где указанная комбинация содержит 0-98 мол. % моноатомного катиона Na;
М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из В, Al, Ga, Cr, Mn, Fe, Со, Ni и Cu, или любую комбинацию таких катионов;
М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Si, Ge, Zn, N, As и Ga, или любую комбинацию таких катионов;
X представляет собой анион элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Br и I, или любую комбинацию таких анионов, или X отсутствует;
X' представляет собой анион элемента, выбранного из группы 16 Периодической системы химических элементов ИЮПАК, или любую комбинацию таких анионов, или X' отсутствует; и
M'''' представляет собой катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, Cu и Zn, или любую комбинацию таких катионов;
при условии что по меньшей мере один из X и X' присутствует.
2. Люминесцентный материал по п. 1, в котором М' представляет собой комбинацию по меньшей мере двух моноатомных катионов разных щелочных металлов, выбранных из группы, состоящей из Li, Na, K и Rb.
3. Люминесцентный материал по любому из пп. 1, 2, в котором М' представляет собой моноатомный катион щелочного металла, выбранного из группы, состоящей из Li, K и Rb, или любую комбинацию таких катионов.
4. Люминесцентный материал по любому из пп. 1, 2, в котором М' представляет собой комбинацию моноатомного катиона Na с моноатомным катионом Li, моноатомным катионом K и/или моноатомным катионом Rb.
5. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-4, в котором М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион металла, выбранного из группы, состоящей из А1 и Ga, или комбинацию таких катионов.
6. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-4, в котором М'' представляет собой трехвалентный моноатомный катион В.
7. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-6, в котором М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Si и Ge, или комбинацию таких катионов.
8. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-6, в котором М''' представляет собой моноатомный катион элемента, выбранного из группы, состоящей из Ga, N и As, или любую комбинацию таких катионов.
9. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-8, в котором X' представляет собой анион элемента, выбранного из группы, состоящей из О, S, Se и Те, или любую комбинацию таких анионов.
10. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-9, выбранный из группы, состоящей из (Li,Na)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti, (Na,K)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti и (Na,Rb)8(AlSi)6O24(Cl,S)2:Ti.
11. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-10, который представляет собой материал, излучающий белый свет.
12. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-11, выполненный с возможностью обеспечения стойкости свечения в течение по меньшей мере 50 часов, или по меньшей мере 55 часов, или по меньшей мере 60 часов, или по меньшей мере 65 часов.
13. Светоизлучающее устройство, отличающееся тем, что оно содержит люминесцентный материал по любому из пп. 1-12.
14. Светоизлучающее устройство по п. 13, представляющее собой осветительный прибор.
15. Светоизлучающее устройство по п. 13, представляющее собой элемент дисплея или флуоресцентную трубку.
16. Применение люминесцентного материала по любому из пп. 1-12 в устройстве системы безопасности.
17. Применение люминесцентного материала по любому из пп. 1-12 в визуализации или в диагностике.
18. Люминесцентный материал по любому из пп. 1-12 для применения в диагностике.
