長余暉發(fā)光材料青紅梅

1、長余暉發(fā)光材料長余暉發(fā)光材料青紅梅青紅梅2014230012主要內(nèi)容主要內(nèi)容 長余輝發(fā)光材料定義 長余輝發(fā)光材料的類型 長余輝材料研究現(xiàn)狀 長余輝材料發(fā)光機(jī)制 長余輝材料制備方法 1.長余輝發(fā)光材料長余輝發(fā)光材料長余輝發(fā)光材料也被稱作蓄光材料，或者夜光材料，指的是在自然光或其它人造光源照射下能夠存儲外界光輻照的能量，然后在某一溫度下（指室溫），緩慢地以可見光的形式釋放這些存儲能量的光致發(fā)光材料。 2.長余輝發(fā)光材料的類型及發(fā)展歷程長余輝發(fā)光材料的類型及發(fā)展歷程 從基質(zhì)成分的角度劃分，目前長余輝發(fā)光材料主要包括：硫化物型堿土鋁酸鹽型硅酸鹽型其它基質(zhì)型長余輝發(fā)光材料2.1硫化物長余輝材料硫化物長余

2、輝材料 硫化物長余暉材料是最早發(fā)現(xiàn)具有余暉現(xiàn)象的材料?？煞譃閮纱箢悾哼^渡金屬硫化物體系(Zn,Cd)S，以及堿金屬硫化物體系(Mg,Ca,Sr)S。如發(fā)綠光的ZnS:Cu，發(fā)黃色光的 ZnCdS:Cu，發(fā)藍(lán)紫光的 CaS:Bi。但是硫化物體系長余輝材料發(fā)光亮度低、余輝時間短、化學(xué)穩(wěn)定性差、易潮解, 因而在實(shí)際使用中受到了極大制約。2.2 堿土鋁酸鹽長余輝材料堿土鋁酸鹽長余輝材料 堿土鋁酸鹽長余輝材料主要是以鋁酸鹽為基質(zhì),摻入稀土元素銪(Eu2+)作為激活劑,并添加Dy3+或Nd3+作為輔助激活劑。 堿土鋁酸鹽系稀土長余輝發(fā)光材料，主要有兩類化合物組成:堿土正鋁酸鹽、堿土多鋁酸鹽。堿土鋁酸鹽系列

3、發(fā)光材料具有如下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光效率高、余輝時間長、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無放射性危害。但堿土鋁酸鹽材料發(fā)光顏色單一、合成溫度高、遇水易潮解。 幾種常見的長余輝發(fā)光粉的發(fā)光特性2.3 硅酸鹽及其它基質(zhì)長余輝材料硅酸鹽及其它基質(zhì)長余輝材料 以硅酸鹽為基質(zhì)的發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性, 而且高純二氧化硅原料價廉、易得，燒結(jié)溫度比鋁酸鹽體系低 100以上。其中以發(fā)藍(lán)光的Sr2MgSi2O7:Eu2+，Dy3+發(fā)光材料性能最好，發(fā)光亮度、余 輝 時 間 均 優(yōu) 于 鋁 酸 鹽 體 系 中 發(fā) 藍(lán) 紫 光 的CaAl2O4:Eu2+，Nd3+。 3.長余輝材料研究現(xiàn)狀長余輝材料研究現(xiàn)狀 目前獲得實(shí)際應(yīng)用的

4、長余輝發(fā)光材料，主要是SrAl2O4:Eu2+，Dy3+綠光長余輝材料，Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+藍(lán)綠光長余輝材料，Sr2MgSi2O7:Eu2+，Dy3藍(lán)光長余輝材料，Y2O2S:Eu3+，Ln 紅光長余輝材料，以及傳統(tǒng)的硫化物長余輝材料，其它各類長余輝材料均處于研究階段。由表中數(shù)據(jù)可以看出，各種長余輝材料中以鋁酸鹽基 SrAl2O4: Eu2+，Dy3+和 Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+發(fā)光性能最為優(yōu)異。4.長余輝材料發(fā)光機(jī)制長余輝材料發(fā)光機(jī)制4.1 長余輝發(fā)光機(jī)制的幾點(diǎn)共識長余輝發(fā)光機(jī)制的幾點(diǎn)共識 目前雖未完全了解長余輝發(fā)光機(jī)制， 但至少已取得如下共識：摻雜 Eu

5、2+ 是發(fā)光中心；晶體中存在的各種缺陷對發(fā)光與余輝有著重要的影響；共摻雜三價稀土離子 Re3+的添加產(chǎn)生了更多缺陷能級；激發(fā)時產(chǎn)生的電子和空穴分別被電子陷阱和空穴陷阱捕獲；熱擾動下陷阱捕獲的電子或空穴以合適的速度釋放出來；電子和空穴的復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光。 4.2 長余輝發(fā)光機(jī)制模型長余輝發(fā)光機(jī)制模型 長余輝發(fā)光材料與光激勵發(fā)光材料、熱釋光材料同屬于電子俘獲材料。其發(fā)光現(xiàn)象是由材料中的陷阱能級結(jié)構(gòu)所致，由于能級結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及受測試分析手段所限，長余輝材料的發(fā)光機(jī)制目前還沒有十分清晰統(tǒng)一的理論模型。根據(jù)不同的試驗(yàn)研究提出了不同的發(fā)光機(jī)制，目前主要有空穴轉(zhuǎn)移模型、位形坐標(biāo)模型、電子陷阱模型、能量傳遞模型

6、等，其中以位形坐標(biāo)模型最為人們所認(rèn)可。圖 1 為位形坐標(biāo)模型示意圖?？v坐標(biāo)表示晶體中發(fā)光中心 Eu2+的勢能，橫坐標(biāo)表示 Eu2+和周圍配位離子的位形。A 是 Eu2+的基態(tài)能級，B 是 Eu2+的激發(fā)態(tài)能級，C 是摻入的雜質(zhì)離子或者基質(zhì)中的一些其它缺陷所產(chǎn)生的陷阱能級。在外部光源的激發(fā)下，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)（過程 1），處于激發(fā)態(tài) B 的電子，一部分高能態(tài)外層（發(fā)生躍遷的電子并不都是最外層電子）躍遷回基態(tài) A，降低的能量產(chǎn)生 Eu2+的特征發(fā)光（過程 2），另一部分則通過非輻射馳豫過程被陷阱能級 C 捕獲（過程 3）。當(dāng)存儲在陷阱 C 中的電子吸收熱擾動能量后，重新受激發(fā)回到激發(fā)態(tài) B，然后躍遷回基態(tài) A 而產(chǎn)生長余輝發(fā)光。5.長余輝材料制備方法長余輝材料制備方法 目前長余輝發(fā)光材料的合成方法主要有高溫固相法、化學(xué)共沉淀法、溶膠凝膠法、微波合成法、燃燒法、水熱（溶劑）合成法、微乳液法、噴霧熱解法、爆轟法等。 其中高溫固相法是發(fā)光材料行業(yè)中傳統(tǒng)的也是目前最主要的制備方法,生產(chǎn)工藝比較成熟，但是焙燒溫度高(11001400)，反應(yīng)時間