蓄能清潔人造石產(chǎn)品的研制

王育華

能源消耗不斷增加，是近年來人類面臨的棘手問題之一。為了解決這一問題，人們積極開發(fā)新的可替代能源，但一項(xiàng)新能源的研究升發(fā)、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需要漫長的時問。在攻關(guān)新能源的過程中，增加現(xiàn)有能源的儲備和有效利用率，便成為當(dāng)下緩解能源緊缺問題的有效途徑。長余輝發(fā)光材料，就是在這種情況下越來越受到重視。

長余輝發(fā)光（Long PersistentLumlnescence，LPL）材料，俗稱夜光粉或長余輝粉，是一種新型的節(jié)能功能材料。它的發(fā)光原理屬光致發(fā)光，在受到光源激發(fā)時可以有效地將部分能量儲存起來。當(dāng)激發(fā)停止后，再在熱擾動下將能量以光的形式緩慢釋放出來。

長余輝發(fā)光材料這一特性應(yīng)用空間非常廣泛，比如它可用于太陽能轉(zhuǎn)換和利用。白滅把太陽能儲存起來，晚上再慢慢釋放，可實(shí)現(xiàn)光一光轉(zhuǎn)換。曰前，長余輝發(fā)光材料已被廣泛應(yīng)用于發(fā)光涂料、指示燈、建筑物、陶瓷制品、防偽、信息存儲、生物標(biāo)記等各個領(lǐng)域中。

早期傳統(tǒng)的長余輝發(fā)光材料主要集中在硫化鋅（ZnS）、硫化鈣（CaS）等，其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光顏色豐富，可覆蓋從藍(lán)色到紅色的發(fā)光區(qū)域，但是穩(wěn)定性差、空氣中易分解、余輝初始亮度低、余輝時間短，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。

經(jīng)過人們長期的探索研究發(fā)現(xiàn)，堿土鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料具有很多優(yōu)良特性，不僅發(fā)光強(qiáng)度高、蓄光能力強(qiáng)，而且化學(xué)穩(wěn)定性高、余輝時間長、無毒、價格便宜。但堿土鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料同樣存在缺點(diǎn)，即耐水性差、發(fā)光顏色不豐富等等。

針對這些問題，我們課題組根據(jù)材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化及缺陷分布調(diào)控理論，經(jīng)過長時間的研究實(shí)驗(yàn)，攻克了多色長余輝發(fā)光材料及長波長長余輝發(fā)光材料的缺乏及長余輝機(jī)理等瓶頸問題，開發(fā)出了一系列化學(xué)穩(wěn)定性良好、長余輝發(fā)光顏色豐富的磷酸鹽、硼酸鹽及硅酸鹽長余輝發(fā)光材料。

其中，磷酸鹽材料Ca6BaP4017；Eu2+，Ho3+”的余輝顏色為罕見的黃色，余輝初始亮度可達(dá)到0.13cd/m2，余輝衰減時問超過47h；硼酸鹽材料Ca2BO3Cl；Eu2+，Dy3+的余輝顏色為黃色，余輝峰值位于580nm，在5h的充能后，余輝初始亮度可達(dá)到0.2cd/m2，余輝衰減時問超過48h；硅酸鹽材料BaZrSi309；Eu2+，Pr3+的余輝顏色為青色，余輝峰值位于478nm，余輝初始亮度可達(dá)到0.24cd/m2，余輝衰減時間近l5h。

系列性能優(yōu)異的長余輝發(fā)光材料的成功研發(fā)，豐富了長余輝發(fā)光材料“家族”，彌補(bǔ)了長波長長余輝發(fā)光材料的匱乏，具有重大科學(xué)研究意義和商業(yè)應(yīng)用價值。

在此之后，我們研究拓展了長余輝發(fā)光材料的實(shí)際應(yīng)用范同。既然長余輝發(fā)光材料具有蓄光且能發(fā)射出一定波長光的特性，那我們是不是可以利用長余輝發(fā)光材料夜間持續(xù)自發(fā)光激發(fā)全波段響應(yīng)的光催化材料，從而在黑暗無光的條件下，實(shí)現(xiàn)污水治理、空氣凈化、抗菌殺菌等目的？

遵循這一思路，我們課題組將自主研發(fā)的紫外—可見光—近紅外響應(yīng)的光催化材料Ti02和藍(lán)色長余輝發(fā)光材料CaAl204；Eu2+，Nd3+進(jìn)行了復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了在黑暗中持續(xù)對NO以及乙醛氣體的光催化降解。同時，利用自主研發(fā)的具有特殊形貌的磷酸銀高效可見光催化劑與Sr3Al14025；Eu2+，Dy3+長余輝發(fā)光材料協(xié)同作用，在黑暗中對羅丹明B染料溶劑實(shí)現(xiàn)了有效的光催化降解。

基于以上工作基礎(chǔ)，我們課題組與上海榮富新型材料有限公司進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，研制成功了一種新型人造石英石材料。這一材料不需要加熱固化、不需要壓制成型、有較高的成品率和相對較低的成本，同時具有蓄能儲能、清潔抗菌、應(yīng)急照明等作用，已經(jīng)獲得中國發(fā)明專利授權(quán)（專利號：ZL200910009779.2及ZL200910173014.2）。

目前這一產(chǎn)品，已在建筑材料、工藝品、弱光照明等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛應(yīng)用，蓄能作用顯著，抗菌功能良好，具備良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。