近红外长余辉发光材料
长余辉发光材料
长余辉发光材料长余辉发光材料是一种特殊的发光材料，其发光原理是在受激发后，能够持续发光一段时间，而且发光时间远远超过激发时间。
这种材料具有许多优异的性能，被广泛应用于夜光材料、荧光标识、夜间安全标识等领域。
本文将介绍长余辉发光材料的特性、应用领域以及未来发展趋势。
长余辉发光材料的特性。
长余辉发光材料具有以下特性：1. 长发光时间，长余辉发光材料的发光时间可以持续数小时甚至更长时间，这使得它在夜光材料领域有着广泛的应用前景。
2. 高亮度，长余辉发光材料的发光亮度较高，即使在光线较暗的环境下，也能够清晰地发出光芒。
3. 耐候性强，长余辉发光材料具有较强的耐候性，能够在恶劣的气候条件下保持良好的发光效果。
4. 环保无污染，长余辉发光材料不含有放射性元素，不会对环境造成污染，是一种环保的发光材料。
长余辉发光材料的应用领域。
长余辉发光材料由于其独特的特性，在许多领域都有着广泛的应用，主要包括：1. 夜光材料，长余辉发光材料被广泛应用于夜光钟表、夜光开关、夜光标识等产品中，能够在夜晚提供清晰可见的发光效果，提高产品的实用性和安全性。
2. 荧光标识，长余辉发光材料可以用于制作荧光标识，如逃生指示标识、安全出口标识等，能够在黑暗环境中提供清晰的标识信息，增强安全性。
3. 夜间安全标识，长余辉发光材料还可以应用于夜间安全标识，如交通标识、航空标识等，提高夜间能见度，减少安全隐患。
长余辉发光材料的未来发展趋势。
随着科学技术的不断进步，长余辉发光材料也在不断发展和完善，未来的发展趋势主要包括：1. 提高发光亮度，未来的长余辉发光材料将会不断提高发光亮度，以满足更多领域对高亮度发光材料的需求。
2. 扩大应用领域，长余辉发光材料将会在更多领域得到应用，如军事领域、医疗领域等，拓展其应用范围。
3. 提高耐候性，未来的长余辉发光材料将会进一步提高其耐候性，能够在更恶劣的环境条件下保持稳定的发光效果。
4. 绿色环保，未来的长余辉发光材料将会更加注重环保性能，推出更加环保的发光材料产品，满足社会对绿色环保产品的需求。
近红外长余辉发光材料
2021/6/16
➢实验的可重复性不好
2021/6/16
10
时间安排
任务起止时间 2014.05-2014.06
2014.09-2014.10
2014.10 2014.11-2015.03 2015.04-2015.07 2015.08-2015.12 2016.
2021/6/16
任务内容
收集国内外研究现状资料，拟定思路，编写 开题报告 查阅文献资料，掌握长余辉发光材料的制备 方法，发光性能表征方法。了解文献中解释 的发光机理。 开题
2021/6/16
1
研究背景及意义
目前，关于可见光区长余辉材料的研究相对比较成熟，尤其 是蓝光和绿光材料的余辉亮度和持续时间均满足实际需求， 已经被商业应用于夜间交通指示、消防应急以及工艺美术等 领域。
近年来，利用近红外波段的光辐射进行荧光免疫分析成为研 究热点。近红外发光在激光和光纤通讯、医学诊断等热门领 域也有潜在应用。
目前研究的近红外发光材料的发光强度还比较弱，如何提高 发光强度还需进一步研究。
就长余辉材料发光机理而言，一些发光现象还不能用现有模 型和机理加以很好的解释，需要进一步探讨。
2021/6/16
2
国内外研究现状
目前，关于近红外长余辉材料的研ere 等研究发现，Zn空位对尖晶石型材料ZnGa2O4: Cr3 +的余辉性能起关键作用。
长余辉材料的发光机理及结构特点
技术应用与研究2017·0854Chenmical Intermediate当代化工研究元素为的角度，考察分析了其对松木屑与褐煤共气化特性的影响，得出以下结论：(1)褐煤的气化终温要高于松木屑和脱灰松木屑，松木屑单独气化的TG-DTG曲线与脱灰松木屑的曲线大部分重合。
(2)通过对松木屑酸洗脱灰处理可以发现，松木屑灰成分中的碱金属成分在共气化过程中的焦炭气化阶段良好具有催化效果。
(3)通过负载高浓度碱金属K催化剂可以大幅提高反应速率，降低反应终温。
(4)松木屑与褐煤共气化实验进行动力学分析可以发现，木屑灰成分的存在可以降低气化段反应活化能，添加5%浓度的碱金属催化剂相当于增加了灰分量，催化效果更佳明显。
•【参考文献】[1]唐炼.世界能源供需现状与发展趋势[J].国际石油经济, 2005,13(1):30-33.[2]朱成章.中外非化石能源的统计分析[J].低碳世界,2011, (2)：24-26.[3]刘伟延.论煤炭产业结构调整中的趋同化[J].市场研究, 2015,(5):49-50.[4]许金新.我国煤炭企业产业结构调整趋同化现象分析[J].中国煤炭,2009,35(5):24-26.[5]闫海平.浅谈创新在煤炭企业管理中的应用[J].煤,2011, 20(4):67-68.[6]孙云娟.生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究[D].中国林业科学研究院,2013.[7]宋新朝,李克忠,王锦凤等.流化床生物质与煤共气化特性的初步研究[J].燃料化学学报,2006,34（3）：303-308.[8]徐春霞,徐振刚,步学朋等.生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用[J].洁净煤技术,2008,14（2）：37-40.[9]徐朝芬.煤与生物质水蒸气共气化反应特性及机理研究[D].华中科技大学,2014.[10]袁帅.煤、生物质及其混合物的快速热解及过程中氮的迁移[D].华东理工大学,2012.[11]Vladimir V.A Theory of The Irreversible Electrical Resistance Changes of Metallic Films Evaporated in Vacuum[J].Proceedings of the Physical Society,2004,55（3）：222-246.[12]Gómez-Barea A,Ollero P.An Approximate Method for Solving Gas –solid Non-catalytic Reactions[J].Chemical Engineering Science,2006,61（11）：3725-3735.[13]向银花,王洋,张建民等.煤气化动力学模型研究[J].燃料化学学报,2002,30（1）：21-26.[14]鲁许鳌.生物质和煤共气化共燃的实验和机理研究[D].华北电力大学（北京）,2010.[15]杨小芹,刘雪景,刘海雄等.白松木屑半焦与褐煤共气化过程中的协同效应[J].物理化学学报,2014,30（10）：1794-1800.[16]严帆帆.生物质与煤共气化的热重实验研究[D].华北电力大学（河北）,2010.[17]李少华,王艳鹏,车德勇等.松木屑与褐煤催化共气化特性实验研究[J].热力发电,2015,44（1）:44-48.[18]王黎,张占涛,陶铁托.煤焦催化气化活性位扩展模型的研究[J].燃料化学学报,2006,34（3）：275-279.[19]许凯.K/Ca/Fe化合物的煤催化气化反应机理研究[D].华中科技大学,2013.[20]张科达,步学朋,王鹏等.生物质在CO 2气氛下气化过程碱金属的初步研究[J].煤炭转化,2009,32（3）：9-12.[21]韩旭,张岩丰,姚丁丁等.生物质气化过程中碱金属和碱土金属的析出特性研究[J].燃料化学学报,2014,42(7):792-798.•【作者简介】王艳鹏（1985-）,男,华电电力科学研究院；研究方向:火电厂环保检测与可再生能源利用。
无机功能材料-长余辉发光材料
图解：
注： S为发光体贮存的光能 t 为时间
2.1 热释光
低温下激发 荧光完全消失后，慢慢地升高温度 影响因素：陷阱的个数、陷阱的深度
2.2 光致释光与光致猝灭
含有深陷阱杂质的荧光粉激发后，再用红 外或红光照射，会出现： 发光强度增强——光释发光
（Photostimulation） 发光强度减弱——光致猝灭
5.6其它方法
除上述几种方法外, 还有化生产中具有不可替代 的地位。
6、对长余辉发光材料的个人看法
长余辉发光材料是光致发光材料中的一个重要分支,长余 辉发光材料在人类生活中起着不可或缺的作用，不管是生 活用品、建筑用品对长余辉发光材料都非常“器重”。 经过我查阅过的文献，始终不能给长余辉发光材料的发光 原理给出一个一致而且明确的定义，可想而知，长余辉发 光材料还有很长一段研究旅程。 而自九十年代发现该材料开始，人们一直很看重该材料的 研究，无论是对该材料的原理研究、还是制备、改进等等， 很多研究都取得非凡的进步，我相信，在未来，长余辉发 光材料将继续被改进，继续在人类生活中发光发热。 但毕竟长余辉发光材料里含有不少放射性物质，我相信， 对人体和环境都造成一定的危害，希望化学家们在改进性 能的同时能照顾环境，使新型化学用品能够真正造福人群。
余辉性能提高到CaS：Eu 的六倍以上水平, 而且化学稳定性好, 长时间不分解, 是长余 辉行业的又一进步( 分别标记为RO、REO, 发射光谱峰值分别为630nm 和626nm)
5、长余辉发光材料的制备
5.1 高温固相合成法 5.2溶胶-凝胶( So-l gel) 法 5.3水热合成法 5.4燃烧法 5.5共沉淀法 ……
发光原理
定义：在阳光和紫外线照射停止后仍能发 光，并具有较长余辉时间的材料。
长余辉材料的种类-性质和应用
长余辉材料的种类，性质和应用摘要：长余辉发光材料又称蓄光型发光材料，是一种重要的发光材料，在陶瓷、消防、传感、涂料、纺织、高分子中都发挥着重要的作用。
本文简述长余辉发光材料的种类、性质，介绍长余辉发光材料的研究进展和最新研究成果，剖析长余辉发光材料发光机理，对长余辉发光材料的应用有着积极的研究参考作用。
关键词：长余辉发光材料；发光机理；基本规律长余辉发光材料简称长余辉材料，又被称为蓄光型发光材料、夜光材料，其本质上是一种光致发光材料。
发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。
发光材料是在各种形式能量激发下能发光的固体物质。
长余辉发光材料是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在 20min 以上的发光材料。
[1]长余辉发光材料是常见的发光材料，应用非常广泛，如环卫工人的工作服，发光涂料、发光塑料、发光玻璃和发光陶瓷等夜光产品，背光显示、甚至应用于生物医学检测探针，对我们日常生活也发挥着非常重要的作用。
余辉其实就是在撤去光源后发出的光，这种现象在我们古代的时候就有发现，比如说夜光杯或是夜明珠在夜间发出的夜光，但那时候人们并没有对这种现象进行深入的研究。
直到20 世纪初，第二次世界大战军事和防空的需要，进一步促进了这种功能材料的研究和应用。
在1866 年，法国化学家 Theodore Sidot 初次成功制备了ZnS:Cu，该晶体经过激发光源后，能发出较长的余辉。
这种晶体的成功制备是长余辉发光材料的一个里程碑，大大地激发着科研人员进一步研究长余辉发光材料，也就是从20 世纪初，长余辉得到了迅猛的发展。
[2]1.长余辉材料的种类1.1硫化物长余辉发光材料长余辉材料的第一代是硫化物,如碱土硫化物、硫化锌等。
最具代表性的是发光颜色为黄绿色的ZnS:Cu系列、发光颜色为蓝色的CaS:Bi系列和发光颜色为红色的CaS:Eu系列。
硫化物长余辉发光材料的突出优点是体色鲜艳、发光颜色多样、弱光下吸光速度快;但是硫化物长余辉材料存在着明显的缺点,如余辉亮度低、余辉时间短、化学稳定性差、易潮解,不能用于室外：而且生产过程对环境污染大。
长余辉发光材料概述
长余辉发光材料概述摘要本文综述了长余辉材料的发光机理及制备方法，并简单介绍了硫化物长余辉发光材料、铝酸盐长余辉发光材料及硅酸盐长余辉发光材料。
关键词：长余辉；发光材料1.长余辉发光材料简介长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料、蓄光材料。
它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光的能量后，将部分能量储存起来，然后缓慢地把储存的能量以可见光的形式释放出来，在光源撤除后仍然可以长时间发出可见光的物质[1]。
2.长余辉发光材料的基本机理长余辉材料被激发以后，能长时间持续发光，其关键在于有适当深度的陷阱能态(即能量存储器)。
光激发时产生的自由电子(或自由空穴)落入陷阱中储存起来，激发停止后，靠常温下的热扰动而释放出被俘的陷阱电子（或陷阱空穴）与发光中心复合产生余辉光。
随着陷阱逐渐被腾空，余辉光也逐渐衰减至消失。
而陷阱态来源于晶体的结构缺陷，换言之，寻求最佳的晶体缺陷以形成最佳陷阱(种类、深度、浓度等)是获得长余辉的主要因素。
余辉时间的长短决定于陷阱深度与余辉强度，余辉光的强度依赖于陷阱浓度、容量与释放电子(或空穴)的速率。
而晶体缺陷的产生除了材料制备过程中自然形成的结构缺陷外，主要是掺杂。
长余辉发光机理实际是发光中心与缺陷中心间如何进行能量传递的过程，具体的长余辉材料有不同的发光模型，但最流行的是两类：一是载流子传输；二是隧穿效应。
前者包含电子传输、空穴传输和电子空穴共传输，后者包括激发、能量存储与热激励产生发射的全程隧穿和仅是“热激励”发射的半程隧穿。
除这两类外，学术界还有学者提出位形坐标[2]、能量传递、双光子吸收和Vk传输模型。
至今为止，上述模型都是根据已有的实验结果提出的假设，可以解释一定的实验现象，但缺乏足够的论据，也存在若干不确定因素，难以让人信服，而发光机理的研究又是为新材料设计提供物理依据所必须的，有待进一步深入。
2.1空穴转移模型该模型是T.Matsuzawa等人[3]于1996年为了解释的余辉发光机理时提出的，也是最早解释激活长余辉材料余辉机理的模型之一。
长余辉发光材料
• 尽管长余辉材料本身就是一种功能陶瓷材 料，但它的热稳定性是有一定限度的，温 度对长余辉材料的发光性能的影响很大， 随着灼烧温度的升高，发光亮度急剧下降 ，甚至发生荧光猝灭。
பைடு நூலகம்
目前对于Eu2+激活的碱土铝酸盐长余 辉发光材料的研究仍然十分活跃,其材料及 相关的发光品种已经工业化和商品化。尽 管如此,对于新型长余辉发光材料的研究和 应用还存在以下主要问题。
l)发光颜色主要是绿色,在氧化物体系中缺乏 蓝色,特别是缺乏红色发光品种。 2)发光机理尚不十分清楚,有待继续深人研 究。目前用做辅助激活剂的主要是稀土离子 ,对于非稀土离子对Eu2+和其他稀土离子长 余辉发光的影响和作用研究甚少。
3)发光激活离子主要是Eu2+，对其他一些 稀土离子特别是重稀土离子和过渡金属离 子的研究很少。 4)长余辉发光材料的应用范围较窄,主要是 用作夜光材料。这类新型长余辉发光材料 有可能应用于储能显示材料、太阳能光电 转换材料、光电子信息材料等方面。 深入开展新型长余辉发光材料的基础研究 和应用研究具有非常重要的理论意义和实 际价值。
除了上述几种方法用于余辉料制备方法 外，还有水热合成法、微波辅助合成法、 化学沉淀法等。通过采用这些新型合成技 术的采用，科研结果表明提高材料的发光 性能上取得突破，也可能获得传统制备技 术所无法得到的发光材料，从而得到新的 发光材料的种类,进一步拓宽来长余辉材料 的研究应用领域。
发展趋势
• 经历了长时间的发展，长余辉材料已自成体系， 它以其自身独特的“魅力”崭露头角，并且显现 出广阔的发展应用前景。虽然，在这方面的研究 十分活跃。但是，在其研究和应用中还存在着很 多的问题有待解决。对长余辉材料发光机理研究 还不是很充分，仍有很多问题需要解释；基质材 料和激活离子的选择比较少与单一；如何用更好 的合成方法替代高温固相合成反应法是亟待解决 的问题……长余辉材料由于其在体外激发在其生 物应用方面避免了体内自荧光的影响，非常有望 应用于储生物成像方面。相信通过控制材料的组 成、结构，改进制备工艺，长余辉材料一定会在 更多的更广泛的应用。
长余辉发光材料
长余辉发光材料长余辉发光材料是一种具有特殊发光效果的材料，它可以在光源消失后仍然持续发光一段时间。
这种材料在夜间或低光环境下具有很好的应用前景，可以被广泛应用于夜光表面、安全标识、装饰艺术等领域。
长余辉发光材料的发光原理是通过吸收光能，然后在光源消失后释放出光能，从而实现持续发光的效果。
长余辉发光材料的应用范围非常广泛，它可以应用于建筑物的夜光装饰、交通标识、航空航天领域、军事领域等。
在建筑物的夜光装饰中，长余辉发光材料可以作为夜光涂料，涂刷在建筑物的外墙或装饰物上，不仅可以美化建筑物的外观，还可以在夜间提供照明效果，起到节能环保的作用。
在交通标识方面，长余辉发光材料可以应用于道路标线、交通标牌等，提高夜间交通的安全性。
在航空航天领域和军事领域，长余辉发光材料可以用于夜间导航、标识和照明。
长余辉发光材料的发光效果和持久性是评价其质量的重要指标。
优质的长余辉发光材料应具有高亮度、长发光时间、稳定的发光效果和耐久性。
通过不断的研究和开发，科学家们已经开发出了各种各样的长余辉发光材料，包括无机型和有机型两大类。
无机型长余辉发光材料具有耐候性好、光稳定性高、发光亮度高等特点，适用于室外环境；有机型长余辉发光材料则具有柔韧性好、加工性强、色彩丰富等特点，适用于室内环境。
随着科技的不断进步和人们对环保节能的重视，长余辉发光材料将会有更广阔的应用前景。
未来，长余辉发光材料有望在建筑、交通、航空航天、军事等领域得到更广泛的应用，为人们的生活和工作带来更多便利和安全保障。
总的来说，长余辉发光材料作为一种新型材料，具有独特的发光效果和广泛的应用前景。
它不仅可以满足人们对于美观、节能、环保的需求，还可以在夜间提供照明和安全保障。
相信随着科学技术的不断发展，长余辉发光材料将会有更多的创新和突破，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
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近年来，稀土发光材料成为大家研究的热点。
Mazzanti等合成了一系列改性的8-羟基喹啉配体，可敏化Nd3 +，Er3+ ，Yb3+离子发光，这些配合物可溶于水，在一定PH值 下能检测到相应稀土离子较强的近红外光。 张洪杰等研究了有机无机杂化近红外发光材料，改善了因稀 土配合物的稳定性和加工性差而导致的近红外发光强度低的 问题。
研究其中Eu2+对Nd3+的近红外敏化作用及Eu2+和N d3+掺杂量对样品发光的影响。 分析Eu2+的发射波长对Li2MSiO4: Eu2+ , Nd3+(M= Ca,Sr,Ba)中Eu2+和Nd3+之间的能量传递效率。 分析能量传递机理。
调查现状，研究国内外进展，确定研究题目
技 术 路 线
Zn3Al2Ge2O10:Cr3+ 发光性能及机理研究
Li2MSiO4:Eu2+,Nd3+ (M=Ca,Sr,Ba)能量传递机理研究
煅烧时间
分析发光机理
掺杂浓度
煅烧温度 论文撰写
分析敏化离子与激活离子 之间能量传递效率规律
ห้องสมุดไป่ตู้
创新点
用AlO3代替GaO3，制备Zn3Al2Ge2O10:Cr3+，有利 于降低成本。
报告内容
研究背景及意义 国内外研究现状 研究内容 研究方法 技术路线 创新点和难点 时间安排
研究背景及意义
目前，关于可见光区长余辉材料的研究相对比较成熟，尤其 是蓝光和绿光材料的余辉亮度和持续时间均满足实际需求， 已经被商业应用于夜间交通指示、消防应急以及工艺美术等 领域。 近年来，利用近红外波段的光辐射进行荧光免疫分析成为研 究热点。近红外发光在激光和光纤通讯、医学诊断等热门领 域也有潜在应用。 目前研究的近红外发光材料的发光强度还比较弱，如何提高 发光强度还需进一步研究。
按不同化学计量比制备Zn3Al2-xGe2O10:xCr3+，找到
的Cr3+ 的最佳掺杂量x的值
在不同温度下煅烧相同时间测发光性能，并用扫描 在一定温度下煅烧不同时间测发光性能
电子显微镜观察样品形貌。
根据实验结果分析该材料的长余辉发光机理
研究方法
三、稀土离子掺杂近红外发光材料研究
通过高温固相法制备Li2MSiO4:Eu2+,Nd3+(M=Ga,S r,Ba)的近红外发光材料。
选择Eu2+作为敏化剂，有利于拓宽近红外荧光标记 物的研究范围，且Eu2+掺碱土硅酸盐制备温度低,物 理化学性质稳定,发光性能良好。
难点
材料的近红外发光强度一般较弱，所以探测信号的 信噪比较小，给分析带来困难。
实验的可重复性不好
时间安排
任务起止时间 2014.05-2014.06 2014.09-2014.10 任务内容 收集国内外研究现状资料，拟定思路，编写 开题报告 查阅文献资料，掌握长余辉发光材料的制备 方法，发光性能表征方法。了解文献中解释 的发光机理。 开题 做实验，收集数据 整理数据，数据分析
研究方法
一、高温固相反应法
工艺简单，适合工业化生产，所以是至今普遍使 用的方法 反应温度高，保温时间长，对设备要求较高；产 物颗粒分配不均匀易团聚；煅烧后要求球磨粉碎， 令材料的发光强度大幅度降低。
研究方法
二、采用高温固相法制备Zn3Al2Ge2O10:Cr3+
用XRD分析样品的物相和结构。
2014.10 2014.11-2015.03 2015.04-2015.07
2015.08-2015.12
2016.
论文撰写
论文答辩
研究内容
影响Zn3Al2Ge2O10:Cr3+材料近红外发光性能的因素
掺杂浓度
煅烧时间 煅烧温度
发光强度
激发和发射光谱 余辉特性
分析Zn3Al2Ge2O10:Cr3+长余辉发光机理
空位和反位缺陷 稀土掺杂的敏化离子和激活离子之间的能量传递机理
掺杂浓度
基质种类 敏化离子的发射光谱与激活离子的激发光谱
就长余辉材料发光机理而言，一些发光现象还不能用现有模 型和机理加以很好的解释，需要进一步探讨。
国内外研究现状
目前，关于近红外长余辉材料的研究主要集中于Cr3+离 子掺杂的镓锗酸盐。 Bessiere 等研究发现，Zn空位对尖晶石型材料ZnGa2O4: Cr3 +的余辉性能起关键作用。 Pan等报道的镓锗酸盐材料Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+的余辉 亮度高且持续时间长，其优良的余辉性能与 Ge4+离子 有很大关系。 Abdukerim等用溶胶-凝胶法制备的锌镓锗酸盐Zn2.94Ga 3+ 3+ 1.96Ge2O10:Cr ，Pr 通过共掺杂离子的方法明显增强 了样品的余辉性能，使得其能够在生物透明窗口范围 内显示超长的高亮度近红外余辉。