长余辉发光材料的研究历程
可见光长余辉材料的设计合成及其余辉特性的研究
可见光长余辉材料的设计合成及其余辉特性的研究可见光长余辉材料的设计合成及其余辉特性的研究引言：在现代生活中，越来越多的事情需要在光线暗淡或者没有光的环境下进行操作。
为了解决这一问题，人们开始研究和开发各种可见光长余辉材料。
本文将针对可见光长余辉材料的设计合成及其余辉特性进行研究。
一、可见光长余辉材料的设计1.1 研究背景可见光长余辉材料是一种能够在光线暗淡或者没有光的环境下发光的材料。
它通过吸收外界光线并在光源关闭后持续发光，从而提供持久可见光，在夜间或者能见度低的情况下提供照明效果。
这种材料的发展对提高夜间可见度和灯光照明效果具有重要意义。
1.2 设计原则可见光长余辉材料的设计需要考虑以下几个原则：（1）高吸收效率：材料应具有高吸收外界光线的能力，以充分利用光能。
（2）长持续发光时间：材料应具有长时间的余辉效果，以满足不同使用场景的需求。
（3）稳定性和可靠性：材料应具有良好的稳定性，能够经受环境变化和长时间使用的考验。
（4）低能耗：材料应具有低能耗特性，以提高其实用性和经济性。
二、可见光长余辉材料的合成2.1 目前的研究方向目前，可见光长余辉材料的合成主要有两个方向：有机合成和无机合成。
有机合成主要利用有机分子的发光性质，通过分子结构的调控来实现长余辉效果。
无机合成则利用晶体的特性，通过成分和结构的设计来实现长余辉效果。
2.2 合成方法与步骤在有机合成方面，常用的方法包括溶液法、溶胶凝胶法和共沉淀法。
其中，溶液法通过溶解合成原料，加入适当的催化剂，并在适当的条件下进行反应。
溶胶凝胶法则通过溶胶和凝胶过程进行材料的制备。
共沉淀法则是将合成原料同时溶解在适当的溶剂中，通过控制反应条件和沉淀速率来实现材料的制备。
在无机合成方面，常用的方法包括热分解法、水热法和溶胶-凝胶法。
热分解法是在高温条件下使化学反应发生，从而合成出所需的材料。
水热法则是利用高温高压的水环境下进行反应。
溶胶-凝胶法则是通过溶胶和凝胶过程，使溶解的金属离子逐渐组装成凝胶体系。
紫外长余辉发光材料的开发和应用探索
紫外长余辉发光材料的开发和应用探索
紫外长余辉发光材料是一种能够将紫外光转化为可见光的发光材料，它具有很高的发光效率和发光时间，一般应用于光谱分析、生物荧光成像、光电显示等领域。
目前，紫外长余辉发光材料的开发和应用探索已经成为了研究热点。
一、材料制备
紫外长余辉发光材料的制备需要使用特定的溶液。
一般是将具有发光性能的荧光素类化合物溶于适当的溶剂中，并加入不同浓度的稀土掺杂剂，然后进行混合反应。
在反应的过程中，需要严格控制反应条件，如反应温度、反应时间、pH值等，以获得高品质的长余辉发光材料。
二、材料性质
紫外长余辉发光材料具有良好的发光效率和发光时间，它的发光波长可以通过掺杂剂的调整，来满足不同应用场合的需求。
同时，紫外长余辉发光材料还具有优异的耐热性能，它的光稳定性一般可以维持在数十小时以上，这对于一些需要长时间稳定发光的应用场合非常重要。
三、应用探索
在光谱分析领域，紫外长余辉发光材料可以将紫外光信号转化为可见光信号，从而提高了检测的灵敏度和准确性。
在生物荧光成像领域，紫外长余辉发光材料可以将生物样品中的荧光信号转化为可见光信号，从而帮助科学家观察和研究生物体的内部结构和功能。
在光电显示领域，紫外长余辉发光材料可以用于制备高清晰度、高亮度的灯管和荧光屏幕等，从而提高了显示设备的品质和效率。
总之，紫外长余辉发光材料的开发和应用探索有着重要的意义，它的应用领域还将不断扩展。
未来，人们将继续研究和探索这种材料的性质和应用，以期更好地服务于科学研究和工业生产。
关于长余辉材料的发光分析
关于长余辉材料的发光分析摘要：长余辉材料具有长余辉现象，即在停止一定波长的高能电磁波辐射以后，物质自身仍然能发射可见光数秒至数个小时的现象。
因此，长余辉材料也是一种潜在的绿色储能材料，非常有研究的意义。
传统的长余辉材料分为有机和无机两类，其中无机长余辉材料，也是本次课题的研究对象。
尽管自20世纪末，人们已经注意到了无机长余辉材料，但是进展仍是缓慢的。
如今无机长余辉材料面临着三大难题，①发光机理不确定；②红光长余辉材料较为匮乏；③在实际环境中容易受影响，应用上存在困难。
近年来长余辉材料的研究取得了很大的进展，然而，其背后的机理仍然是有争议的主题。
在这篇综述中，我们将主要介绍长余辉材料的发展历史、发光分析以及将来可能应用的前景。
关键词：发光材料长余辉荧光粉MgGeO3我们熟知的发射蓝光和绿光的长余辉材料无论是实验设计还是制备工艺都比较成熟了，例如，B.M等人利用固相法制备的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+晶体可以发射很强且较长余辉寿命的绿光；Lin等人通过陶瓷合成法生长的Sr2MgSi2O7: Eu, Dy晶体发射的蓝光寿命可高达十多个小时[1]。
[YUANHUA LIN, 2001 #23]然而发射红光及近红外可见光的长余辉材料种类还是比较匮乏，且其光学性能也有待提高，因此，寻找稳定发射红光的长余辉材料非常迫切。
在近年来引起人们广泛注意的生物有机组织成像方面，近红光对有机组织的伤害小，穿透能力强，并且具有高的信噪比（信号值与影响它的表示精度的破坏性噪声的比值，比值越高，表示信号越不容易受到干扰）因此发射近红外光的长余辉材料也是作为光学探针的首选[2]。
过去二十年中，硫化物例如MS(M指Ca，Zn等)经常被作为基质，掺入Mn，Eu等过渡金属和稀土元素来改良这些长余辉材料的光学性能，使其发射红光，并提高其亮度和余辉寿命，但是硫化物的物理化学性质不稳定，易潮解且有毒性，不适合作为发光基质[3-4]。
Lin最先发现Dy，Mn共掺的Mg2SiO4可以发射红色长余辉；Zhang和Zhiping先后在Sr3Bi(PO4)3基质中掺入微量的Eu，Sm来获得发射红光的长余辉磷酸盐，并改变其稀土离子的含量，来取得发光强度最大的最优掺杂配比。
长余辉发光材料
在CaS为基质研究的基础上,90年代以后又通过 改变基质组分获得了(Ca,Sr)S,(Ca,Mg)S,(Sr,Mg)S 及SrS等体系[2]的长余辉材料,其激活剂是Eu2+ 离子。其中(Mg,Sr)S∶Eu的起始亮度最好,余辉 时间与CaS∶Eu相近。该体系的最大优点是体 色鲜艳,弱光下吸光速度快。以上的金属硫化 物体系是第一代长余辉发光材料,它们的显著 特点是发光颜色多样,可覆盖从蓝色到红色的 发光区域,但是化学性质不稳定,发光强度低,余 辉时间短。
红色长余辉发光材料
相对来说,红色长余辉发光材料的研究进 展较慢,余辉性能也相对较差。目前研究进 展较大的是改善碱土金属硫化物体系 CaS∶Eu长余辉发光材料,随着Tm等共激活 剂的引入,余辉性能大大高。在其他体系也 发现了长余辉现如CaTiO3∶Pr,其色纯度很 好,但余辉时间只有10分钟左右。
各类长余辉发光材料介绍
铝酸盐体系长余辉发光材料
除硫化物外,铕激活的铝酸盐是近年来研 究最多的另一类长余辉材料。铕激活的高 效稀土发光材料大多数表现为短余辉1975 年报道了MeAl2O4∶Eu2+(Me∶Ca,Sr,Ba)接 近传统ZnS型长余辉材料的发光特征。1991 年复旦大学的宋庆梅等详细报道了铝酸锶 铕[4(SrEu)O· 7Al2O3]磷光体的合成及发光特 性,指出荧光衰减曲线由两部分组成———指 数曲线拟合后的快速衰减和非指数曲线拟 合的慢衰减过程。
此外,对于多数材料,焙烧获得产物后,还 需经洗粉和筛选等工序才可得到所需的长 余辉材料。例如硫氧化物体系红色长余辉 材料的制备工艺中,较为重要的一个环节是 将高温焙烧得到的产物用60℃的2%热盐酸 容易浸泡之后,并用去离子水洗涤至中性,才 能最后得到发光性能较好的红色长余辉荧 光体。
长余辉材料的发展与历史
长余辉材料的发展与历史1.1 长余辉发光材料体系长余辉发光现象自从20世纪初期被发现以来，已经历经了一个多世纪的发展，截止到大约20世纪90年代，金属硫化物体系的长余辉材料都是性能最为优越的。
1992年左右，铝酸盐长余辉材料的研究取得了重大突破，其较之第一代长余辉发光材料在发光的时间和长度上，以及材料本身的化学稳定性上都有了巨大改善。
再往后发现的硅酸盐材料在蓝色系长余辉的发光上性能明显优于铝酸盐材料，并在化学性质上边线出了更为优异的稳定新特质。
1.1.1 金属硫化物体系金属硫化物体系一直在90年代以前都被认为是性能最为优异的长余辉材料，其分为过渡金属硫化物体系及碱土金属硫化物体系。
过渡金属硫化物体系是最早被人们发现研究的长余辉材料，1866年Sidot在法国首次制备出了黄绿色长余辉发光材料ZnS：Cu2+，在加入Co3+，Er3+作为激活剂激活后可以大大提高其余辉时长，由原先的200min左右提高至500min左右。
但其在紫外线环境下的耐受能力较弱，经长时间照射会出现衰变发黑的现象。
碱土金属硫化物的研究基质主要为CaS，以稀土离子作为激活剂，多为Bi3+Eu2+等。
1.1.2 铝酸盐体系通过稀土元素铕作为激活剂的铝酸盐也是近年研究热点。
铕激活的高效稀土发光材料多表现为短余辉，在1975年首次被发现的MeAl2O4;Eu2+（Me：Ca，Sr，Ba）其发光特征几乎接近ZnS型传统长余辉材料。
1991年铝酸锶铕磷光体被复旦大学的宋庆梅等合成成功，荧光衰减曲线由指数曲线拟合后的快速衰减和非指数衰减的慢速衰减过程组合而成。
1993年松尺隆嗣报道了关于铝酸锶铕的相关长余辉特性，得到其衰减规律I=ct-n（n=1.10）不同时间发光亮度比的高5~10倍，衰减时间在2000min以上仍可达到人眼能够分辨的程度（0.32mcd/m）。
1995年唐道明等再一次对铝酸锶铕进行了发光特性的的研究，验证了此材料的发光衰减规律。
稀土长余辉发光材料的发展
稀土长余辉发光材料的发展、发光机理及应用 李沣 刘志宇 黄云翔 史怡摘要：产品中的每一种材料在其中都发挥着其它材料所无可替代的作用，长余辉发光材料就是这众多材料中的一种。
它，用量少，但是它长时间发出的余辉，确实很好地解决了许多看似不起眼但是实际办起来又很棘手的问题。
关键词：长余辉发光、硫化物、铝酸盐、稀土金属离子、空穴、缺陷能级1.相关概念1.1 荧光与磷光最初的发光分为荧光及磷光两种。
荧光是指在激发时发出的光，磷光是指在激发停止后发出的光。
由于瞬态光谱技术的发展，现在对荧光和磷光不作严格区别，荧光和磷光的时间界限已不清楚。
但发光总是延迟于激发的，目前从概念上区分这两种发光的判据是从激发到发射是否经历了中间过程。
发光的衰减规律常常很复杂，很难用一个反映衰减规律的参数来表示，所以在应用中就硬性规定当激发停止时的发光亮度L衰减到L0的10%时所经历的时间为余辉时间，简称余辉。
一般以持续时间10-8 s为分界，短于的10-8 s称为荧光，长于10-8 s的称为磷光。
1.2 吸收光谱与激发光谱吸收光谱是描述吸收系数随入射光波长变化的谱图。
发光材料的吸收光谱主要决定于材料的基质，激活剂和其他杂质对吸收光谱也有一定影响。
多数情况下，发光中心是一个复杂的结构，发光材料基质晶格周围的离子对它的性质会产生影响，也可以是由发光材料制备中形成的基质晶格的空位决定。
被吸收的光能一部分辐射发光，其余的以晶格振动等非辐射方式消耗掉。
大多数发光材料主要吸收带在紫外光谱区。
激发光谱是指发光材料在不同波长的激发下，该材料的某一发光谱线的发光强度与激发波长的关系。
激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。
一个有价值的长余辉发光材料应在可见光与长紫外线区域内有较好的吸收与激发效果。
1.3 发射光谱与磷光光谱发射光谱是指在某一特定波长的激发下，所发射的不同波长光的强度或能量分布。
许多发光材料的发射光谱是连续谱带，由一个或几个峰状的曲线所组成，这类曲线可以用正态分布曲线表示。
长余辉发光材料研究进展
长余辉发光材料研究进展曾庆轩 李咏春 冯长根 周从章(北京理工大学机电工程学院,10081)摘 要 本文系统地介绍了长余辉发光材料的研究进展和目前的发展现状,并着重对稀土离子激活的碱土铝酸盐体系从不同方面进行了详细分析和总结,在此基础上,对长余辉材料的发展前景和研究方向进行了展望。
关键词 长余辉材料,稀土离子,碱土铝酸盐PROGRESS OF THE STU DY ON LONG PERSISTENCE PH OSPH ORSZeng Qingxuan Li Y ongchun Feng Changgen Zhou Congzhang (Mechanical Engineering Department,Beijing Institute of Technology,100081)Abstract In this paper,the progress and current situation of the study of the phosphors were re2 viewed systematically.The alkaline2earth aluminates phosphors activated by rare2earth ion were em2 phatically analyzed in detail.The further research items and developmental prospects of the materials were proposed.K ey w ords long persistence phosphors,rare2earth ion,alkaline2aluminate 长余辉发光材料属于光致发光材料的一种,是指在阳光和紫外线的短时间照射后,在较长时间内仍能持续发光的材料,又称夜光粉[1]。
这类材料能够稳定、高效地发出各色光,发光亮度大,无放射性,耐侯性好,可反复使用,其优良的光谱性能和特有的长余辉特性日益受到人们广泛的关注和研究。
长余辉发光材料概述
少余辉收光资料概括之阳早格格创做纲要本文综述了少余辉资料的收光机理及制备要收，并简朴介绍了硫化物少余辉收光资料、铝酸盐少余辉收光资料及硅酸盐少余辉收光资料.闭键词汇：少余辉；收光资料少余辉收光资料简称少余辉资料，又称夜光资料、蓄光资料.它是一类吸支太阳光或者人为光源所爆收的光的能量后，将部分能量储藏起去，而后缓缓天把储藏的能量以可睹光的形式释搁出去，正在光源裁撤后仍旧不妨万古间收出可睹光的物量[1].少余辉资料被激励今后，能万古间持绝收光，其闭键正在于有适合深度的陷阱能态(即能量保存器).光激励时爆收的自由电子(或者自由空穴)降进陷阱中储藏起去，激励停止后，靠常温下的热扰动而释搁出被俘的陷阱电子（或者陷阱空穴）与收光核心复合爆收余辉光.随着陷阱渐渐被腾空，余辉光也渐渐衰减至消得.而陷阱态根源于晶体的结构缺陷，换止之，觅供最好的晶体缺陷以产死最好陷阱(种类、深度、浓度等)是赢得少余辉的主要果素.余辉时间的少短决断于陷阱深度与余辉强度，余辉光的强度依好于陷阱浓度、容量与释搁电子(或者空穴)的速率.而晶体缺陷的爆收除了资料制备历程中自然产死的结构缺陷中，主假如掺杂.少余辉收光机理本量是收光核心与缺陷核心间怎么样举止能量传播的历程，简曲的少余辉资料有分歧的收光模型，但是最流通的是二类：一是载流子传输；二是隧脱效力.前者包罗电子传输、空穴传输战电子空穴共传输，后者包罗激励、能量保存与热激励爆收收射的齐程隧脱战仅是“热激励”收射的半程隧脱.除那二类中，教术界另有教者提出位形坐标[2]、能量传播、单光子吸支战Vk传输模型.于今为止，上述模型皆是根据已有的真验截止提出的假设，不妨阐明一定的真验局里，但是缺累脚够的论据，也存留若搞没有决定果素，易以让人疑服，而收光机理的钻研又是为新资料安排提供物理依据所必须的，有待进一步深进.该模型是T.Matsuzawa等人[3]于1996年为了阐明的余辉收光机理时提出的，也是最早阐明激活少余辉资料余辉机理的模型之一.他们钻研的光电导时创制，当紫中光照靠拢背极时，瞅测到的光电流是靠拢正极的三倍，证明是空穴充当了载流子.由此他们认为充当的是空穴陷阱，而为电子陷阱.他们提出的余辉机理模型如图1所示.正在紫中光的映照下，基态上的电子被激励到激励态，正在基态能级爆收的空穴被释搁到价戴能级，转化成.随后空穴正在价戴迁移历程中被俘获，使得转化成.激励光停止后，被束缚的空穴受到热激励被重新释搁到价戴后又被俘获产死的激励，返回基态而收射即余辉收光.图1 空穴变化模型2.2“隧脱”模型1958年，W.Hoogcustraten等[4]正在矮温下瞅察到了某些硫化物具备少余辉收光，那与往常所创制的局里有所分歧.由此，他们提出了一种新的大概的阐明是：电子通过“隧脱”效力没有通过导戴而曲交加进收光核心从而爆收余辉收光.其历程如图2所示.图2 共激活少余辉资料的“隧脱”模型3.1下温固相法[5]下温固好异应法也称搞法，即把达到央供杂度、粒度的本料按特定的摩我比用球磨匀称混同后，正在一定的温度战加热时间等条件下举止灼烧的制备要收.刚刚启初制备时需要很下的灼烧温度，厥后创制通过增加帮熔剂如、或者二者的混同物不妨降矮灼烧温度.钻研标明，帮熔剂的加进没有单降矮了反应温度，共时还巩固了磷光体的收光强度.少余辉收光资料的制备必须正在下温战还本剂(如氢气、木冰、活性碳)介进的条件下才搞举止.制备所需的最好温度、时间及所用的还本剂由简曲真验而定.下温固好异应法的主要便宜是工艺过程简朴，支配便当，成本较矮，具备广大的应用性.其缺面是所需温度较下，灼烧时间少，晶粒较大需要研磨，而正在球磨时会制成晶体形状的改变，共时效用收光本能，使收光明度低重.3.2焚烧法[6]焚烧法是指通过前驱物的焚烧合成资料的一种要收.当反应物达到搁热反应的面火温度时，以某种要收面焚，随后的反应即由焚烧搁出的热量保护，焚烧产品便是拟制备的资料.该法的主要本理是将反应本料制成相映的硝酸盐，加进动做焚料的尿素，正在一定温度下加热几分钟，经剧烈的氧化还本反应，溢出洪量气体，从而焚烧，几十秒后即得到疏紧的泡沫状资料，没有结团、易粉碎.该要收正在制备少余辉资料时大大降矮了炉温，是一种下效节能的合成要收.但是制备历程中有爆收洪量有害气体，对于环境不利.而且到暂时为止，该法治得的产品正在杂度战收光本能上另有待于进一步的钻研战普及.3.3溶胶-凝胶法[7]溶胶-凝胶法起源于1846年，上世纪80年代今后该要收得到较大死少.该法是采与特定的资料前驱体正在一定的条件下火解，产死溶胶，而后经溶剂挥收及加热等处理，使溶胶转化成搜集状结构的凝胶，再通过适合的后处理工艺产死纳米资料的一种要收.溶胶-凝胶法治备少余辉收光资料，反应从溶液启初，本料不妨达到分子火仄上的匀称，那是板滞要收混料所达没有到的程度，而且本料纳米微晶粒尺寸小、表面能下，果此与下温固相法相比能大幅度降矮反应温度且能制得纳米级的少余辉粉.但是该法治备少余辉资料时存留工艺搀杂制备周期少、本料价下、环境没有友好、少余辉本能短安等缺面.3.4微波辐射法[8]微波是一种廉价下效的热源，该要收治备少余辉资料时，前期处事与下温固相法相共，不过正在烧结时没有必下温炉，而是使用微波炉，正在一定条件下用微波去提供反应所需能量使其爆收反应.由于微波加热与保守的加热办法相比，具备完齐加热战采用性加热的个性，加热速度快、环境温度矮，使该要收具备反应赶快，省时节能的便宜.其余它还具备真验设备简朴，真验周期短，产品疏紧，粒径小，颗粒分集匀称，截止重现性好等便宜.正在节能战环保日益得到重视的即日，该要收正在少余辉资料制备历程中的应用必然越去越受到人们的重视.重淀法是利用可溶于火的物量，与重淀剂反应，死成易溶于火的物量，从火中重淀出去，重淀物经洗涤、过滤，再加热收会而制成下杂度超细粉体.时常使用的重淀剂有、战.共重淀法可分为单相共重淀法战混同物共重淀法，少余辉资料制备属于混同物共重淀法.央供统制重淀条件以便使分歧金属离子尽大概的共时重淀，以包管复合粉料化教组分的匀称性.重淀法具备反应温度矮，样品杂度下、颗粒匀称、粒径小，分别性好等便宜.但是少余辉资料绝大普遍为多组分体系，用该法治备时存留本料采用艰易，所用本料易以谦脚具备相共或者相近的火解或者重淀条件，果此对于少余辉资料制备而止，共重淀法没有是一个很理念的要收，相闭的报导也很少.虽然少余辉资料的制备要收有很多种，各有其劣缺面，但是暂时应用最广大的仍是保守的下温固相法.保守的少余辉资料主假如碱土金属硫化物（如CaS:Bi、CaSrS:Bi等）战过度元素硫化物（如ZnCdS:Cu、ZnS：Cu 等）.它们具备如下缺面[9]：（1）化教宁静性好；（2）余辉时间短，惟有十几分钟.密土掺杂的硫化物少余辉收光资料启辟了崭新的天天，主假如以密土（主假如）动做激活剂，或者增加、等密土离子或者.密土硫化物少余辉收光资料的明度战余辉时间为保守硫化物资料的几倍.以硫化物为基量的少余辉资料覆盖了从蓝光到白光的所有可睹光范畴，但是已能广大应用.自从1993年Matsuzawa等人[10]合成了共掺Dy的并钻研创制其余辉衰减时间少达2000min.随后，人们有相继启垦了一系列密土激活的铝酸盐少余辉资料，如蓝色24 1:CaA O Eu Nd ，战蓝绿色41425:Sr Al O Eu Dy ，，其少余辉资料及其余辉本能参数睹表1.与硫化物少余辉收光资料相比，铝酸盐少余辉收光资料具备收光效用下、余辉时间少、化教本能宁静的便宜，但是收光颜色单调，逢火没有宁静.铝酸盐的少余辉资料，其激活剂主假如等密土氧化物，帮溶剂为，朝霞收光颜色主要集结于蓝绿光波少范畴.时于今日，虽然铝酸盐的耐火性没有是很好，但是铝酸盐体系少余辉资料24414251:,:SrA O Eu Dy Sr Al O Eu Dy 和，仍赢得了巨大的商业应用，是现阶段主要的少余辉资料.表1 几种铝酸盐少余辉收光资料的收光本能少余辉资料的组成 收光颜色 收射波少/nm余辉强度/mcd·m-2 余辉时间 /min 10min 后 60min 后 CaAl2O4: Eu2+,Nd3+ 青紫 44020 6 ＞1000 SrAl2O4: Eu2+ 黄绿 52030 6 ＞2000 SrAl2O4: Eu2+,Dy3+ 黄绿 520400 60 ＞2000 Sr4Al14O25: Eu2+,Dy3+ 蓝绿 490350 50 ＞2000 SrAl4O7: Eu2+,Dy3+ 蓝绿 480-- -- 约80 SrAl12O19: Eu2+,Dy3+ 蓝紫 400-- -- 约140 BaAl2O4: Eu2+,Dy3+ 蓝绿 496-- -- 约120 ZnS:Cu 黄绿 53045 2 约200 ZnS:Cu,Co 黄绿530 40 5 约500采与硅酸盐为基量的少余辉资料，由于硅酸盐具备劣良的化教宁静性战热宁静性，共时本料廉价、易得，近些年去越去越受人们重视，而且那种硅酸盐资料广大应用于照明及隐现范畴. 1975年日本启垦出硅酸盐少余辉资料,其余辉时间为30min.今后，多种硅酸盐的少余辉资料也相继被启垦，如2272273:,:,:,,Sr MgSi O Eu Dy Ca MgSi O Eu Dy MgSiO Mn Eu Dy 、、.硅酸盐基量少余辉资料中的主要激活剂为，其收光颜色仍集结于蓝绿光.余辉本能较好的是Eu 战Dy 共掺杂的227Sr MgSi O 战227Ca MgSi O ，其余辉持绝时间大于20h.别的，正在Mn,Eu,Dy三元素共掺杂的中瞅察到了白色少余辉局里.硅酸盐体系少余辉资料正在耐火性圆里具备铝酸盐体系无法比较的劣势，但是其收光本能较铝酸盐资料好.由于少余辉收光资料的种类较多，分歧的资料具备分歧的收光体制，而有些资料的收光机理暂时还没有太收会，果此只可搞出一些大略定性的阐明.由于对于收光机理认识没有太浑晰会引导对于资料的本能掌控及认识上的没有系统，从而会效用到其应用.果此，对于少余辉收光资料收光机理的进一步钻研具备要害意思.别的，由于少余辉收光资料的制备要收较多，而且存留各自的劣缺面，果此对于百般少余辉收光资料的制备要收的劣化拉拢将对于少余辉收光资料的推广应用起到很闭键的效用.[1]刘应明, 雷炳富, 石秋山,等. 新式少余辉收光资料钻研[C]// 第五届世界密土收光资料教术商量会论文纲要集. 2005.[2]弛天之, 苏锵. : , 少余辉收光本量的钻研[J]. 收光教报, 1999, 20(2): 170-175.[3]MATSUZAWA T，AOKI Y，TAKEUCHI N etal. 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2.燃烧法
该方法是用硝酸盐和有机还原剂的混合水溶液在较低的温度下燃烧，通过发生氧化还 原反应来制备长余辉发光材料。王惠琴等和陈仲林等成功地采用燃烧法合成了长余辉发光 材料，研究结果表明，燃烧法的优点是所需炉温较低(500~700℃），反应快速(3~5min)， 产品纯度高，合成的磷光体不结团，容易粉碎，磨细以后发光亮度下降不大。燃烧法与高 温固相反应法相比，具有省时和节能等优点，是一种很有应用前途的发光材料制备方法。 其缺点是在制备过程中伴有大量的氨等气体逸出，这些气体会对环境产生污染。此外，所 制备材料的发光亮度比高温固相反应法产物的发光亮度要小。
二.长余辉发光材料面临的问题和解决方案
目前研究较多的长余辉发光材料是以SrAl2O4: Eu2+ , Dy3+为代表的长余辉发光材料，其余辉时间长、亮度高、 性能稳定且无毒害，但这种体系发光材料的发光颜色单 一且耐水性较差。针对这一缺点，以硅酸盐为基质的发 光材料由于具有良好的化学稳定性和热稳定性好、发光 颜色多、原料来源丰富价廉而受到人们的重视，一跃成 为发光材料方面研究的热点。 目前高温固相合成法仍是制备稀土发光材料的主要方 法，但是烧结温度高，颗粒粒径大，不利于制作发光制 品，更合适合适的制备方法，比如：共沉淀法、水热合 成法、微波法等。
长余辉发光材料的研究进展
主讲人： XX
内
一
二
容
长余辉发光材料的发展历程和现状 长余辉发光材料面临的问题及解决方案
三
四
长余辉发光材料的制备方法
长余辉材料制备过程中工艺参数的控制
一.长余辉发光材料的发展历程和现状
长余辉光致发光材料具有很长的历史，1866年法国化学家西多特首先树 备出了ZnS : Cu发光材料。 1886年，法国化学家布瓦博德朗发现，发光材料中少盘搀杂的金属原子 起着很重要的作用。 20世纪初期，德国物理学家勒纳德对长余辉光致发光材料做了详细的研 究，并系统地研究了硫化物中激活封如Cu,Ag,Bi,Mn等的作用和荧光衰减曲线， 得出“中心论”一说，认为在“中心’.处存在激发、储存能量和发光的过程。 长余辉光致发光材料中较有名的是硫化物发光材料.包括CaS:BO发紫蓝色 光):CaSrS:Si(发青色光):ZnS，Cu(发绿色光)i2nCd5:Cu(发黄色或橙黄色光〕。 1946年，Froelich发现以铝酸盐为基体制备出的发光材料-------SrAl2O4 :Eu2+，在经过太阳光的照射后，可发出波长为400-- 520nm的有 色光，进入六七十年代，SrAl2O4:Eu2+材料的研究主要集中在荧光灯阴极射 线管中的应用，飞利浦公司在这方面进行了大量研究，主要是对SrAl2O4 : Eu2+系统进行改进;一种是制备非剂量化学物的SrAl2O4 : Eu2+材料;一种是 在SrAl2O4 : Eu2+系统的基础上添加其它物质。 1968年.Palilla发现SrAl2O4 : Eu2+的发光过程首先是经历一个快速衰减 过程，然后在低发光强度范围。还存在着较长时间的持续发光。这一发现使 得长余辉光致发光材料的研究进入了一个新的阶段。
三.长余辉发光材料的制备方法
3.水热合成法
该方法是在高压下直接在溶液中进行反应，产生氧化物或复合组成化合物沉淀(或析 晶)。反应的驱动力是各反应组分的溶解度差，溶解度大的组分溶入溶液，溶解度小的组 分从液相中析出。Kutty等利用水热合成法成功地合成了长余辉发光材料。研究表明，该 方法的优点是合成条件温和，体系稳定，粉料晶粒发育完整，团聚程度很轻。但产品亮 度较低，而且该法仅局限于氧化物体系，不能生成非氧化物。
四.长余辉发光材料制备过程中工艺参数的控制
高温固相合成法的工艺参数
谢谢！
三.长余辉发光材料的制备方法
1.高温固相反应法
高温固相反应法也称干法，即把达到要求纯度、粒度的原料按特定的摩尔比用球磨 均匀混合后，在一定的温度和加热时间等条件下进行灼烧的制备方法。刚开始制备时需 要很高的灼烧温度，后来发现通过添加助熔剂如P2O5, B2O3或两者的混合物可以降低 灼烧温度。研究表明，助熔剂的加入不但降低了反应温度，同时还增强了磷光体的发光 强度。长余辉发光材料的制备必须在高温和还原剂(如氢气、木炭、活性碳)参与的条件 下才能进行。制备所需的最佳温度、时间及所用的还原剂由具体实验而定。 高温固相反应法的主要优点是工艺流程简单，操作方便，成本较低，具有广泛的应 用性。其缺点是所需温度较高，灼烧时间较长，晶体生长时间较长，晶粒较大需要研磨， 在球磨时将造成晶体形状的改变，同时影响发光性能，使发光亮度下降。
三.长余辉发光材料的制备方法
5.溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法的基本原理是将无机盐以及金属醇盐或其他有机盐溶解在水或有机溶剂 中形成均匀的溶液，溶液中的溶质与溶剂产生水解、醇解或整合反应，生成纳米级的离子 并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶，凝胶经过干燥、热处理等过程得到产物。由于 先驱体的混合是在溶液中进行，从而使反应物达到分子、原子级的均匀混合。因此，溶盼 凝胶法和高温固相反应法相比较，易于获得纯相产品且产品均匀性好，粒径较小，同时反 应温度也比高温固相反应法的温度低。
6.微波法
微波法是近年来迅速发展的一种新合成方法，其过程是按一定比例称取原料，加入一 定量的激活剂和掺杂剂作还原剂在玛瑙研钵中充分研磨，装入小刚玉增锅，压实，盖严后 放入另一大增锅内，夹层填充碳粒置于微波炉内加热一定时间，冷却后即得长余辉发光材 料。宋春燕等首次利用微波法合成出橙色长余辉磷光粉Gd2O2S:Sm3+， 制备得到的产 品具有良好的长余辉材料特性。微波法的特点是决速高效、省电节能、试验设备简单、操 作简便、产物疏松、分布均匀且环境污染少。因此，该方法有较好应用价值，但缺少适合 工业化大生产的微波窑炉是阻碍其发展的最大障碍。
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4.共沉淀法
共沉淀法是指在含有一个或多个离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂(如OH- , C204 2- , C03 2- ),形成不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中沉淀出来，并将溶剂和 溶液中原有的阴离子洗去。沉淀物经洗涤、过滤后再经加热，进行分解而制成高纯度超 细粉体。贺干武等[7〕采用草酸溶液沉淀法制备出纳米晶体长余辉材料Y2O2S: Eu3+， T i,该磷光体颗粒小且均匀，并具有良好的余辉效果。采用该方法最重要的是控制沉淀条 件，根据组成长余辉发光材料的金属离子来选择合适的沉淀剂，以保证复合粉料化学组 分的均匀性。与高温固相反应法相比，共沉淀法反应能够达到分子水平上的高度均匀性， 产物物相纯度高，可获得较小颗粒。因不同原料组分之间实现分子或原子水平上的均匀 混合，从而降低烧结温度，获得均匀致密的各种发光材料。其缺点是对原料的纯度要求 较高，合成流程相对较长。
一.长余辉发光材料的发展历程和现状
进入90年代，对SrAl2O4:Eu2+系统的研究主要集中在添加 Eu之外的第二种激活剂，如Dy.Nd等。希望通过引入徽量元素来 构成适当的杂质能级，从而达到延长余辉时间的目的.Sugimoto 等制得了一种新型的发绿色光的长余辉高亮度磷光材料--SrAl2O4:Eu,Dy3+，将Dy 3+作为一种辅助的激活剂.溶入 SrAl2O4:Eu2+体系中。结果表明，该发光材料亮度高，余辉时 问长(可达12h以上）。 1999年，美国人Weiyi Jia利用激光加热生长(Laser-Heated Pedestal Growth)技术制备出单晶的SrAl2O4: Eu2+， Dy3+ 和CaAl2O4: Eu2+，Dys+，它们分别发出了明亮的且长持续时 间的蓝光和紫光。此外，于同年口本人T. Katsumata利用区域 熔融法(Floating一Zone)制备了BaAl2O4:Eu2+，Dy3+单晶体， 主要用于发光机理等理论研究。