长余辉发光机理图
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。
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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。
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。
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。
余辉发光原理
余辉发光原理嘿，你有没有在夜晚看到过那种有点神秘的余辉呀？就像太阳落山后，天边还留着那一抹淡淡的光亮，或者是某些物体在光照之后，光线消失了还能有那么一点微弱的光在闪烁。
这余辉到底是怎么一回事呢？今天呀，我就来和你好好唠唠这余辉发光的原理。
我有个朋友叫小李，有一次我们晚上出去散步。
他突然指着远处一个刚关了灯的大楼说：“你看，那楼好像还在发光呢，有点像鬼火一样，怪吓人的。
”我就笑他胆小，然后跟他说：“这可不是什么鬼火，这是余辉呢。
”他就特别好奇，拉着我问个不停。
其实呀，要理解余辉发光的原理，我们得先了解一下光和物质的相互作用。
你看啊，光是一种能量，当它照射到物质上的时候，就像一个小客人去敲物质这个“大房子”的门。
物质呢，它可不是铁板一块，它里面有好多小单元，就好比房子里住着好多小居民。
这些小居民在接收到光这个小客人带来的能量后，就会变得兴奋起来。
对于一些材料来说，当光照射上去的时候，里面的电子就像被叫醒的小懒虫。
它们会从自己原本的低能量状态跃迁到高能量状态，就好像从自己的小矮凳一下子跳到了高椅子上。
这时候呢，物质就吸收了光的能量。
可是啊，这些兴奋的电子不可能一直待在高能量状态呀，它们就像玩累了的小孩子，总是要回家的。
当它们从高能量状态回到低能量状态的时候，就会把之前吸收的能量以光的形式再释放出来。
这就是余辉产生的一个很基本的过程啦。
再来说说磷光材料吧。
这磷光材料可就更有趣了。
我之前看过一个科学家做的小实验，他拿着一块磷光材料在强光下照射了一会儿，然后把灯一关。
哇塞，那磷光材料就发出了很明显的余辉。
这磷光材料里的电子就像是一群调皮的小精灵。
当光照过来的时候，它们欢快地吸收了能量，然后呢，在回到低能量状态的时候，它们可不像别的材料里的电子那么着急。
它们会在中间的某个状态稍微停留一下，就像小精灵们在半路上发现了一个好玩的小角落，要在那里玩一会儿才肯继续回到自己的家。
这个停留的过程就使得磷光材料的余辉能够持续比较长的时间。
稀土元素掺杂长余辉发光材料研究的最新进展 (2)
是一
从三原色的角度考虑， 将长余辉颜色为红、 绿、 蓝的材料按一定比例混合， 就可以得到任意一种颜 色的长余辉材料， 但要求这三种材料必须化学性 质、 余辉的强度、 衰减时间类似， 否则混合材料的余 辉颜色在衰减过程中就会发生变化。现在已知的 性能 最 好 的 绿 色 长 余 辉 材 料 是 S rA l 2 0 4 I EL ， 3+ ， 2 + 蓝色长余辉材料是 C Dy aA l 2 0 4I EL ， Nd3 + 。然
现在已知的性能最好的绿色长余辉材料是sral3蓝色长余辉材料是caal而目前商品化的红色长余辉材料几乎全部是硫化物体系已知的最好的红色长余辉粉末材料y202sielmgti其余辉时间也只有5h种性能优异的红色长余辉材料是当前长余辉材料研究中一个亟待解决的问题
第24 卷
第1 期
发
光
学
报
VOl. 24
NO .1
人们研究较早的长余辉材料是硫化物材料，
［ 19 ， 20 ］ 如碱土硫化物、 硫化锌等 。但是硫化物长余
收稿日期： 2002- 09- 20 ；修订日期： 2002- 10- 16 基金项目：国家重点基础研究规划 （G1998061306 ） 和吉林省重大攻关项目 （ 资助项目 20020601 ） 作者简介：李成宇 （ ，男，安徽淮北人，博士，主要从事稀土新材料研究。 （E 1973 - ） - mail ： cyli ! ciac .jl .cn ， T el ： 0431- 5262208 ） （苏锵） ； （邱建荣） !：通讯联系人； suCiang ! ciac .jl .cn Ci ujianIOng ! yahOO .cO
长余辉发光材料的应用
长余辉发光材料的应用
长余辉发光材料是一种特殊的材料，可以在光源关闭后继续发光一段时间。
长余辉发光材料的应用非常广泛，其中一些典型应用包括：
1.紧急疏散标识
长余辉发光材料可以应用于安全标识和紧急疏散标识，例如灭火器、安全门、应急出口等，在灯光照明故障或停电情况下仍然能够清晰地指示出来，防止因灯光故障或停电而导致的紧急情况中的安全隐患。
2.航空航天领域
在航空航天领域，长余辉发光材料可以应用于指示仪器、仪表与救生设备上。
在黑暗中，使用这种发光材料，可以让仪器、仪表与救生设备等设备在黑暗中一目了然，提高安全性和适应性。
3.建筑、装饰和艺术设计领域
在建筑、装饰和艺术设计领域，长余辉发光材料可以应用于创建独特的、灵活性高的照明效果，营造出神秘、奇异、梦幻的氛围，替代传统的照明方式，并且耗能低，具有环保性。
4.防伪领域
在防伪领域，长余辉发光材料可以利用其在黑暗中发光的特性，与安全标识、身份证件等材料结合使用，从而可以有效地增强防伪性能。
5.玩具、文具等消费品领域
在玩具、文具等消费品领域，长余辉发光材料可以通过与彩色材料的结合，制成发光笔、发光贴纸、发光飞盘等，充分发挥消费品的潜力，丰富人们的生活和娱乐方式。
总之，长余辉发光材料具有广泛而优越的应用前景，可以在很多不同的领域中为人们的生产、生活和娱乐提供更加安全、适宜、环保等方面的服务。
长余辉材料
2、材料制备
目前长余辉发光材料的合成方法主要有高温固相法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法、微波合 成法、燃烧法、水热（溶剂）合成法等。其中高温固相法是发光材料行业中传统的也是目
前最主要的制备方法,生产工艺比较成熟，但是焙烧温度高(1100~1400℃)，反应时间长
(2~3h），产品冷却需要较长的时间，产物的硬度大，要得到适于应用的粉末状材料，就必
长余辉材料
长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料。它是一类吸收太阳或人工光源所产 生的光发出可见光，而且在激发停止后仍可继续发光的物质。具有利用阳光或灯光储光， 夜晚或在黑暗处发光的特点，是一种储能、节能的发光材料。长余辉材料不消耗电能，但 能把吸收的自然光储存起来，在较暗的环境中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能， 可以起到指示照明的作用，是一种“绿色”光源材料。尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余 辉材料的余辉时间可达 12h 以上，具有白昼蓄光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的特点， 有着广泛的应用前景。
余辉时间，对人体和环境有危害，而在铝酸盐体系中这是不需要的。 但铝酸盐长余辉材料也具有如下缺点：发光颜色单调，合成温度高，发射光谱主要集
中在 440—520nm 范围之间；遇水不稳定。
（3）硅酸盐基
采用硅酸盐为基质的长余辉材料，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，其余辉 时间为 30min。
须球磨，耗时耗能，且粉体发光亮度衰减严重。
3、长余辉发光材料分类
（1）硫化物体系 发蓝紫光的 CaS：Bi，发黄光的 ZnCd：Cu。硫化物系列发光材料主要包括硫化锌、硫化
一种新的红色长余辉材料：LaAlO3Eu3+
一种新的红色长余辉材料：LaAlO3:Eu3+LaAlO3单掺Eu3+样品可以由La2O3样品，Al(OH)3样品和Eu2O3样品通过1773K 在氧化环境下用固相法成功的获得。
获得的LaAlO3：Eu3+样品具有余辉特性，所表现出来的红色，是由Eu3+离子作为发光中心的，波峰在592nm，610nm和628nm 的发射光组成，分别是Eu3+离子的5D0到7F1,5D0到7F2，和5D0到7F3轨道的跃迁。
热释光测量证明了LaAlO3：Eu3+样品中包含5个热释峰，对应的陷阱能级大约分别为0.95 eV,、0.35 eV、 1.45 eV、 1.17 eV和1.48 eV，其中深度为0.95 eV导致此样品在常温下有余辉。
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。
长余辉材料通过吸收激发光的能量变为激发态，然后经过辐射弛豫回到基态放出光子，从而达到延迟发光的作用，从而产生余辉。
所以材料在受激停止后，继续发出的光称为余辉。
余辉的持续时间称为余辉时间。
小于1微秒的余辉称为超短余辉，1~10微秒的称为短余辉，10微秒~1毫秒间的称为中短余辉，1毫秒~1秒间的称为中余辉，大于1秒的称为长余辉。
随着对环保荧光材料的需求逐渐增多，长余辉材料在显示，标识和节能方面的优势让这种材料越来越具有吸引力。
它们被广泛的应用与制作紧急照明，安全指示牌和路标等方面。
近些年来，由于长余辉材料与生物科学组成的交叉学科里，红色长余辉作为生物标记应用于医学领域的美好前景，加大了人们对于红色长余辉的研究力度。
人类研究长余辉物质约有1000余年的历史。
1866年，法国的Sidot首先制备了ZnS：Cu。
最早开展了这一系列长余辉材料的研究工作。
直到20世纪初长余辉材料才真正实现工业化生产和实际应用。
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。
长余辉综述
Figure 1. Photographs of NaIn(WO4)2 crystal grown by the Czochralski method (a) and its section 5 mm in thickness (b).
In the second configuration, crystals were grown without rotation and pulling of the seed in temperature gradients of about 1 K/cm. The growth took place in the medium of the melt solution (configuration of the Kyropulos method). In that case, well-faceted polycrystals about 20 g in weight were grown (Figure 2a). Figure 2. Photographs of NaIn(WO4)2 crystal grown by the Kyropulos method (a) and its section 5 mm in thickness (b); (c) morphological scheme of NaIn(WO4)2 crystal
7
1
2
激活剂基态
电子陷阱
价带
余辉时间及影响因素
长余辉发光材料分为自发光型长余辉发光材料和蓄能型 长余辉发光材料。前者又叫永久发光材料，它不需要借助任 何外界的能量进行激发，通过自身含有的放射性同位素在蜕 变中发射的粒子进行激发，由于放射性同位素发射粒子是不 间断的、均匀的、稳定的，所以自发光材料可以持续、稳定 的发光，其余辉时间取决于所含放射性同位素的半衰期。后 者是指在人日光或紫外光等光源短时间照射，关闭光源后， 仍能在很长时间内持续发光的材料。 余辉持续的时间称为余辉时间，小于1 μs的余辉称作超 短余辉，1-10μs间的称为短余辉，10μs-1ms间的称为中短 余辉，1-100ms间的称为中余辉，100ms-1s间的称为长余 辉，大于1s的称为超长余辉。
第3章 长余辉发光材料
21
22
长余辉材料用在建筑装潢方面，可以装饰、美 化室内外环境，简便醒目，节约电能。 英国一家公司将发光油漆涂于楼道，白昼储光 ，夜间释放光能，长期循环以节省照明用电。
还可用于广告装饰、夜间或黑暗环境需要显示 部位的指示，如暗室座位号码、电源开关显示。 长余辉材料还可用于仪器仪表盘、钟表表盘的 指示，日用消费品装饰，如发光工艺品、发光玩具 、发光渔具等。 德国利用发光油墨印刷夜光报纸，在无照明的 23 情况下仍然可以阅读。
第三章 长余辉发光材料
1
应用领域
2
3
4
长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料
。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光发出可
见光，而且在激发停止后仍可继续发光的物质。 长余辉材料具有利用日光或灯光储光，夜晚 或在黑暗处发光的特点，是一种储能、节能的发 光材料。
5
6
长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的 天然光等储存起来，在较暗的环境中呈现出 明亮可辨的可见光，具有照明功能，可起到 指示照明和装饰照明的作用，是一种“绿色 ”光源材料。 尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉 材料的余辉时间可达12h以上，具有白昼蓄 光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的特 点，有着广泛的应用前景。
稀土激活的硫化物长余辉材料的发光颜 色较为丰富，尤其是红色发光是其他基质长 余辉材料尚无法实现的。 ZnS：Eu2+ ；SrS：Eu2+, Er3+ ； Ca1-xSrxS：Eu2+, Dy3+, Er3+
13
⑵ 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料
几种发光机理解释
（1）空穴转移模型
14
⑵ 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料
7
长余辉材料是研究和应用最早的发光材料， 有关它的研究已有140多年的历史。
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。
稀土发光材料基本原理-4
长余辉材料是研究和应用最早的发光材 料，有关它的研究已有140多年的历史。
常用的传统长余辉材料主要是硫化锌和 硫化钙荧光体。最近一些年来，稀土激活的 铝酸盐和硫化物成为长余辉材料的主体， 代表了长余辉材料研究开发的发展趋势。
1.传统的硫化物长余辉材料
1866年Sidot 首先制备出了黄绿色光的 ZnS:Cu长余辉发光材料。长期以来，硫化物 系列长余辉材料的研究最多，应用也最为广 泛。
到几小时，会给人体及环境带来危害。
2.稀土激活的硫化物长余辉材料
稀土掺杂的硫化物长余辉发光材料开辟了崭新 的天地，主要是以稀土（主要是Eu2+）作为激 活剂，或添加Dy3+、Er3+等稀土离子或Cu2+等 非稀土离子作为助激活剂。 ZnS:Eu2+、CaBaS:Cu+,Eu2+、CaSrS:Eu2+、 CaSrS:Eu2+，Dy3+、CaSrS:Eu2+，Dy3+,Er3+、 MgSrS: Eu2+等。
能量后重新激发到Eu2+的激发态能级，跃迁回低能级产生
发光，表现出长余辉特性。要产生长余辉发光，陷阱能级
的深度还必须合适。在具备长余辉的能级范围内，陷阱越
深，激发所需要的能量越高，电子重新激发而产生发射的
速率越慢，则余辉时间越长。
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➢ 三价稀土离子RE3+（Eu和Pm除外）作为辅助激活离子， 可以有效地延长碱土铝酸盐MAl2O4: Eu2+的寿命，但其本 身在基质中并不发光，即使用其特征波长进行激发，在 MAl2O4: Eu2+, RE3+的发光中也观察不到RE3+的发光。这 是由于Eu2+与RE3+之间发生有效的能量传递，RE3+能级中 的电子通过弛豫过程传递到Eu2+的能级中，导致Eu2+的发 射，因而观察不到RE3+的发光。而且，不同辅助激活离子 的加入不会引起材料荧光光谱波长的变化。但它却可以对 Eu2+的发光特性，尤其是余辉持续时间产生极其重要的 影响，在长余辉材料中起了关键作用。
高温固相法制备长余辉发光材料
实验5 高温固相法制备长余辉发光材料物质吸收能量后以光的形式释放多余的能量的过程叫发光。
能发光的物质叫发光材料，通俗称为荧光粉。
例如，黄绿色长余辉材料SrA 2lO 4:Eu 2+,Dy 3+。
一般认为，长余辉发光材料中的稀土离子Eu 2+吸收能量后，其最外层电子吸收能量从基态跃迁至激发态，由于材料中存在缺陷（Dy 3+不等价取代Sr 2+造成），激发态电子被陷阱捕获存储起来，不能立刻返回基态，这时对应的是能量的存储过程。
在外界的作用如光照或加热下，被捕获的能量被释放，即激发态电子以电磁辐射的形式释放能量返回基态，从而发光。
目前，长余辉材料广泛地应用于建筑装饰、地铁通道、船舶运输、消防安全、室内装饰等领域。
一、实验目的(1)、了解高温固相反应的原理和特点；(2)、初步了解长余辉发光材料的发光机理；(3)、掌握电阻炉的结构和使用方法；二、实验原理狭义的固相反应是指固体与固体之间的反应。
由于固体中的原子不能离开其平衡位置，不像液体和气体中的分子可以自由移动。
所以，固相反应一般难以进行，需要高温加热提高原子的动能促使它们移动，并发生反应。
固相反应一般包括界面反应和物质迁移两个过程。
固相反应首先通过界面的接触进行，生成新的物相。
新物相在界面生成以后会阻碍原料相的接触而阻碍反应的进行。
原料物相须在外界作用下(通常为加热)迁移，突破新物相的阻碍，彼此接触而发生反应。
固相反应的快慢与反应温度、接触面积以及反应物本身的组成、结构等因素密切相关。
发光材料的经典制备方法是高温固相法。
本实验利用高温固相反应来制备稀土离子激活的长余辉发光材料，反应原理如下：o332+3+3232323241250C H BO SrCO + Al O + Eu O + Dy O SrAl O :0.01Eu ,0.02Dy ⎯⎯⎯⎯→ 反应中，加入H 3BO 3作助溶剂，加入活性碳不完全燃烧生成CO 作还原剂。
三、实验仪器与试剂(1)、仪器电子天平、研钵、研槌、刚玉坩埚、高温电阻炉(1300 o C)，X 射线粉末衍射仪，荧光光谱仪；(2)、试剂Al 2O 3（分析纯）、SrCO 3（分析纯）、Eu 2O 3（99.99%）、Dy 2O 3（99.99%）、H 3BO 3（分析纯）、活性炭粉（食品级）四、实验步骤(1)、称量研磨：在电子天平上分别称取Eu 2O 3（0.0176 g ）、Dy 2O 3（0.0373 g ），Al 2O 3（1.0196 g ）、SrCO 3（1.4762 g ）和H 3BO 3（0.1275 g ），把原料放入研钵中，研磨1 h ；(2)、移取：把混合均匀的原料转移到一个小坩埚中，在另一大坩埚中放入一些活性碳粉，至少掩盖大坩埚底部，把装有药品的小坩埚置入大坩埚中，盖上坩埚盖，一起放进电阻炉中。
长余辉发光材料的功能与应用领域
长余辉发光材料的功能与应用领域长余辉发光材料是一种新型的发光材料，具有独特的功能和广泛的应用领域。
本文将从功能和应用两个方面介绍这种材料。
一、功能1. 长余辉：长余辉发光材料具有长时间的余辉效应，即在光源照射后，可以在照明停止后仍然持续发光一段时间。
这种发光效应使得长余辉发光材料成为理想的夜光材料，可以在黑暗中提供持久的照明。
2. 高亮度：长余辉发光材料具有较高的亮度，能够在黑暗中产生明亮的光。
这使得长余辉发光材料在夜间应急照明、安全标识等方面有着广泛的应用。
3. 耐久性：长余辉发光材料具有优异的耐久性，可以经受长时间的使用和环境变化而不受损害。
这使得长余辉发光材料成为一种可靠的照明材料，可以在恶劣的条件下使用。
二、应用领域1. 安全标识：长余辉发光材料可以用于制作各种安全标识，如消防标识、紧急出口标识等。
由于长余辉发光材料具有长时间的发光效应，即使在停电或紧急情况下，这些标识仍然能够提供可靠的照明，帮助人们寻找安全出口。
2. 夜间照明：长余辉发光材料可以用于夜间照明，如路灯、景观照明等。
由于长余辉发光材料具有高亮度和长时间的发光效应，可以在夜间提供持久的照明，提高夜间能见度，增加行车和行人的安全性。
3. 交通标识：长余辉发光材料可以用于制作交通标识，如道路指示牌、交通标线等。
由于长余辉发光材料具有较高的亮度，即使在黑暗中也能够清晰可见，提醒驾驶员和行人注意交通安全。
4. 数字显示：长余辉发光材料可以用于制作数字显示屏，如计时器、电子钟等。
由于长余辉发光材料具有长时间的发光效应，可以在黑暗中清晰地显示数字，方便人们获取时间和信息。
5. 室内装饰：长余辉发光材料可以用于室内装饰，如墙壁涂料、壁画等。
长余辉发光材料发光效果独特，可以在黑暗中营造独特的氛围，增加室内装饰的艺术感和趣味性。
6. 仪器仪表：长余辉发光材料可以用于制作仪器仪表，如航空仪表、仪器面板等。
由于长余辉发光材料具有高亮度和耐久性，可以在各种环境条件下提供可靠的照明，确保仪器的正常使用。