长余辉发光材料概述(2020年整理).pptx
长余辉发光材料
材料制备
• 1高温固相法 采用高温固相反应法制备长余辉材料是 较为传统的方法，此方法应用较广。一般 来讲，固相反应的一般操作是以固态粉末 为原料。将达到要求纯度的原料按一定比 例称量，并加入一定量助熔剂充分混和磨 匀，然后在一定的条件下(温度、气氛、时 间等)进行灼烧。
• 2溶胶-凝胶法 溶胶凝胶法是利用特定的材料前驱体在一定 条件下水解形成溶胶，然后经溶剂挥发及加热处 理，使溶胶转变成网络状结构的凝胶，再进过适 当的后处理工艺形成纳米材料的一种方法，用于 制备纳米材料的基本工艺过程如下： 原料——>可分散体系——>溶胶——>凝胶——> 纳米材料 利用溶胶凝胶技术制备发光材料主要是是采 用金属醇盐的方法，即以金属醇盐作为原料进过 水解反应，聚合反应得到溶胶和凝胶。
• 硅酸盐基 采用硅酸盐为基质的长余 Nhomakorabea材料，由于硅酸 盐具有良好的化学稳定性和热稳定性，同时原料 SiO2廉价、易得，近些年来越来越受人们重视， 并且这种硅酸盐材料广泛应用于照明及显示领域。 自从1975年日本首先开发出硅酸盐长余辉材料 Zn2SiO4:Mn,As（砷），其余辉时间为30min。此 后，多种硅酸盐的长余辉材料也相继被开发。
长余辉发光材料
概念
• 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，它是一类吸收能量 如可见光，紫外光，X-ray等，并在激发停 止后仍可继续发出光的物质，他能将能量 储存在能陷里，是一种具有应用前景的材 料。
发展史
• 长余辉材料是研究与应用最早的材料之一，许多天然矿石 本省就具有长余辉发光特性，并用于制作各种物品,如 “夜光杯”、“夜明珠”等（图1）。真正有文字记载的 可能是在我国宋朝的宋太宗时期（公元976—997年）所 记载的用“长余辉颜料”绘制的“牛画”，画中的牛到夜 晚还能见到，其原因是此画中的牛是用牡蛎制成的发光颜 料所画，西方最早的记载此类发光材料的是在1603年一位 意大利修鞋匠焙烧当地矿石炼金时，得到了一些在黑夜中 发红光的材料，以后分析得知，该矿石内含有硫酸钡，经 过还原焙烧后部分变成了硫化钡长余辉材料。从此以后， 1764年英国人用牡蛎和硫磺混合烧制出蓝白色发光材料， 即硫化钙长余辉发光材料。
长余辉发光材料
4、长余辉发光的应用
（1）传统的“夜光粉” 长余辉发光材料由于撤除光照后在黑暗中能较长时
间的发光，所以人们将这种材料通俗地称为“夜光粉”。 传统的夜光粉有两大类：硫化物型和放射线激发型。硫 化物型包括ZnS、CaS等，这类材料化学性能相对而言不 太稳定，在水分和紫外线的作用下容易水解或光解。
②一些电子在受激时落入陷阱中心被束缚光照撤除后 ， 受环境温度的扰动，束缚于陷阱的电子跳出陷阱落到 基态，释放的能量激发发光中心形成发光。
③束缚于陷阱的电子逐渐跳出陷阱，因此发光表现为 一个长时间的过程，即形成了长的余辉。
3、光能的释放
光能的释放（发光过程）
发光的形式有两种：
1）升高温度时，发光体释出的光叫热释光。其发 光强度对温度的关系叫做热释光曲线。所得光 和（总光能）叫做热释光和。
2、发光原理
发光的衰减有赖于电子进入导带后的行为陷阱在发 光的弛豫过程中起非常重要的作用
—俘获电子 —热骚动的作用下放出电子 —可能同时存在多种陷阱 —发光的衰减是多种衰减过程的总和
基本发光原理是：
①在材料制备的过程中，掺杂的元素在基质中形成发 光中心和陷阱中心，当受到外界光激发时，发光中心 的基态电子跃迁到激发态，当这些电子从激发态跃迁 回基态时，形成发光。
5.4燃烧法
该法是针对高温固相法制备中的材 料粒径较大, 经球磨后晶形遭受破 坏, 而使发光亮度大幅度下降的缺 点而提出的。1990 年印度学者 首 次报道了用该法合成的长余辉发光 材料。
5.5共沉淀法
共沉淀法与高温固相法相比, 优点是可制备出活性 大、颗粒细和分布均匀的坯料, 并且可以优化材料 结构和降低烧结温度。沉淀法是指在包含一种或 多种离子的可溶性盐溶液中, 加入沉淀剂( 如OH- 、 C2O42- 、CO32-等) 或在一定温度下使溶液发生水解 后, 形成的不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类从 溶液中析出,并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去, 经热分解或脱水得到所需的氧化物粉料的方法。 共沉淀法是指含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂 后, 所有离子完全沉淀的方法, 它又可分为单相共 沉淀法和混合物共沉淀法。
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。
发光材料
2.稀土铝酸盐长余辉材料性能
2.4 S1长余辉发光材料的功能化表面改性
中山大学郭崇峰等人为了提高其抗湿性能, 用NH4HF2 对SrAl2O4:Eu2+,Dy3+在高温下进行了处理, 使荧光 粉颗粒的表面包上一层透明的, 水分子不能透过的无机 SrF2 薄膜, 从而提高荧光粉的抗湿性。
经NH4HF2 处理过的磷光 体表面较粗糙,而未经处理 的表面比较光滑, 这是由于 NH4HF2 与磷光体颗粒的 表层进行了反应, 导致磷光 体表面包上一层薄的耐候 性强的无机膜SrF2 。
4.小结
v 研究方向：
Ø 从基质或激发剂出发, 寻找一种能够发射红光的长 余辉材料 Ø 寻找合适的方法，对其进行表面修饰(如进行包膜 处理) , 提高耐水性。 Ø 对硼酸的作用机制还不清楚, 这也有待于今后的研 究
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图11 H3BO3含量对S1的磷光体发射光谱的影响
2.稀土铝酸盐长余辉材料性能
2.3添加剂对S1材料余辉特性的影响
研究表明：一定的范 围对发光效果有所提高。 添加P2O5摩尔数在 0.05～0.09内有利于发 光，0.085 时发光强度 最大 添加量达到0.1时，发 光强度开始下降
图12 添加剂P2O5含量对试样发光强度的影响
稀土长余辉发光材料——绿色之光
目录
1.长余辉材料的概述
2.稀土铝酸盐长余辉材料性能 3.长余辉材料在生活中的应用 4.小结
1.长余辉材料的概述
• 1.1长余辉材料的定义 • 1.2长余辉材料的相关指标 • 1.3长余辉材料主要分类
图1长余辉黄绿色夜光粉
1.长余辉材料的概述
1.1长余辉材料的定义
1.长余辉材料的概述
近红外长余辉发光材料 ppt课件
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。
分析能量传递机理。
技 术 路 线
调查现状，研究国内外进展，确定研究题目
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 煅烧温度 掺杂浓度
分析发光机理
分析敏化离子与激活离子 之间能量传递效率规律
论文撰写
创新点
近红外长余辉发光材料
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
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
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 1.96Ge2O10:Cr3+，Pr3+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。
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Sr AA2A4:AA2+,AA3+的余辉发光机理时提出的，也是最早解释AA2+,AA3+激活长余辉材料余辉机理的模型之一。
长余辉发光材料
长余辉发光材料
长余辉发光材料是一种新型的发光材料，它具有很高的发光效率和长时间的余
辉效果。
这种材料在夜间能够持续发光，不需要外部能源的输入，具有很好的环保性和节能性。
长余辉发光材料在各种领域都有着广泛的应用前景，例如夜间标识、安全出口、交通标志等方面都能发挥重要作用。
长余辉发光材料的发光原理主要是利用其内部所含的长余辉发光粉体，在受到
光照后能够储存能量，在光线消失后能够持续发光。
这种发光材料的主要成分是稀土元素和发光粉体，通过特殊的工艺制备而成。
在光照条件下，这些粉体能够吸收光能并储存，然后在光线消失后慢慢释放出来，产生发光效果。
长余辉发光材料的优点在于其长时间的发光效果，不需要外部能源输入就能持
续发光，具有很好的节能和环保性。
这种材料的使用寿命也很长，能够在恶劣环境下保持良好的发光效果。
另外，长余辉发光材料还具有耐高温、耐腐蚀等特点，适用范围广泛。
在夜间标识方面，长余辉发光材料能够取代传统的发光标识，不需要外接电源，能够在夜间提供清晰可见的标识，提高安全性。
在交通标志方面，长余辉发光材料也能够应用于道路标线、交通标牌等方面，提高夜间的能见度，减少交通事故的发生。
在建筑安全出口标识方面，长余辉发光材料也能够发挥重要作用，确保在紧急情况下能够清晰找到安全出口。
总的来说，长余辉发光材料具有很好的发展前景和广泛的应用价值。
随着科技
的不断进步和人们对节能环保的重视，长余辉发光材料将会在各个领域得到更广泛的应用，为社会发展和人们的生活带来更多的便利和安全保障。
无机功能材料-长余辉发光材料综述
4.2铝酸盐体系长余辉发光材料
铝酸盐体系长余辉发光材料的突出特点是: ① 余辉性能超群, 化学稳定性好。 ② 光稳定性好, 与ZnS 的耐光性对比实验结 果如下表1。
③缺点是遇水不稳定、发光颜色不丰富。
4.3硅酸盐体系长余辉发 光材料
该材料在500nm 以下短波光激发下, 发出 420~ 650nm 的发射光谱, 峰值为450 ~ 580nm,发射光谱峰值在470~ 540nm 之间可 连续变化,呈现蓝、蓝绿、绿、绿黄或黄颜 色长余辉发光。 (图1 是部分典型的硅酸盐长余辉发光材料的 激发光谱和发射光谱, 分别标记为SB, SBG, SG 和SY,发射光谱峰值分别为469, 490, 509, 540nm。)
特点：该体系的最大优点是体色鲜艳, 弱光下吸光速度 快。
4.2铝酸盐体系长余辉发 光材料
1992 年肖志国率先发现了以SrAl2O4：Eu,Dy 为代 表的多种稀土离子共掺杂的碱土铝酸盐型发光材 料, 由于Dy 的加入使得长余辉发光材料的发光性 能比SrAl2O4：Eu2+ 的大大提高, 余辉时间可达ZnS： Cu 的十倍以上。 目前铝酸盐体系达到实用化程度的长余辉发光材 料有人们较熟悉的发蓝光的CaAl2O4：Eu, Nd; 发 蓝绿光的Sr4Al14O25：Eu, Dy ( 标记为PLB, 发射光 谱峰值490nm) 及发黄绿光的SrAl2O4：Eu, Dy ( 标 记为PLO, 发射光谱峰520nm) , 它们都有不错的长 余辉发光性能。