长余辉发光材料分解
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。
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。
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
• 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。
无机功能材料长余辉发光材料
5、长余辉发光材料旳制备
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旳材料。
基本发光原理是：
①在材料制备旳过程中，掺杂旳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 旳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。
②某些电子在受激时落入陷阱中心被束缚光照撤除后 ， 受环境温度旳扰动，束缚于陷阱旳电子跳出陷阱落到 基态，释放旳能量激发发光中心形成发光。
发光过程：光致释光或热释光
1、发光原理
激发停止后发光旳余晖（afterglow）衰减到0.032mcd/m2 （该值是人眼暗适应条件下视觉敏捷阀旳100倍）所需 要旳时间。
·发光旳衰减有赖于电子进入导带后旳行为 ·陷阱在发光旳弛豫过程中起非常主要旳作用
—俘获电子 —热骚动旳作用下放出电子 —可能同步存在多种陷阱 —发光旳衰减是多种衰减过程旳总和
长余辉发光材料
luminescent materials with long afterglow
长余辉发光材料
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旳材料。
又称蓄光材料或夜光材料；内含能量陷阱， 涉及 ZnS 、SrAl2O4中掺有Eu2+ 、Ce3+、 Dy3+、Ag+发光
ห้องสมุดไป่ตู้
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
长余辉发光纳米材料的制备及其在生物成像中的应用
长余辉发光纳米材料的制备及其在生物成像中的应用近年来，纳米材料在生物成像领域发挥着越来越重要的作用。
其中，由长余辉发光的纳米材料（PLNPs）是生物成像领域最重要的材料之一，它可以实现定位准确、性能优异的信号检测和显著改善生物样品成像。
本文将从PLNPs制备、表征以及在生物成像领域中的应用三个方面讨论长余辉发光纳米材料：一、PLNPs制备1、合成原理。
PLNPs分子由两种相互螯合的金属半胱氨酸配体连接组成，再与连接发光元素结合而成。
2、合成方法。
首先，利用复合金属离子螯合形成无机配体的聚合物，然后用连接发光元素与金属离子及其催化剂共同反应，最后将该聚合物分散在溶剂中，即可制得PLNPs。
3、合成参数。
PLNPs的合成可以控制多种参数，如反应温度、反应时间、反应pH、离子浓度等。
可以通过优化这些参数来调节PLNPs的特性，从而调节PLNPs的光学特性。
二、 PLNPs表征1、宏观结构。
PLNPs的宏观结构可以通过使用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）等设备进行表征。
2、吸收光谱。
使用紫外-可见吸收光谱仪及X射线衍射仪等分析设备可以研究PLNPs的表面及分子结构，从而确定PLNPs的各种特性。
3、荧光光谱。
用荧光光谱仪可以测量PLNPs的荧光发射行为，可以调节PLNPs的荧光强度，分析PLNPs的荧光稳定性，以及检测PLNPs 的荧光拉曼散射信号（RAMAN）等。
三、 PLNPs在生物成像中的应用1、标记检测。
PLNPs作为生物成像剂在对活体细胞进行活性检测时具有优越性能，可以以较高的穿透深度实现细胞准确的信号定位。
2、基因抑制。
PLNPs可以作为药物载体，将小分子和基因药物实现有效的传输，可以实现细胞层面的基因抑制，从而治疗肿瘤等疾病。
3、光热治疗。
PLNPs也可以用于光热治疗，通过应用多种光源，调节PLNPs的发射行为，产生恒定的热量，从而抑制肿瘤细胞等病原体的生长。
总之，长余辉发光纳米材料在生物成像领域具有重要的应用价值，如以小分子药物形式在真实细胞中实现对特定病原抑制和定位准确的信号检测。
长余辉发光材料的研究历程
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。
长余晖发光材料 青红梅分解
2.3 硅酸盐及其它基质长余辉材料
以硅酸盐为基质的发光材料具有良好的化学稳定性和 热稳定性, 而且高纯二氧化硅原料价廉、易得，烧结温 度比铝酸盐体系低 100℃以上。其中以发蓝光的 Sr2MgSi2O7:Eu2+，Dy3+发光材料性能最好，发光亮度、 余辉时间均优于铝酸盐体系中发蓝紫光的 CaAl2O4:Eu2+，Nd3+。
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图 1 为位形坐标模型示意图。纵坐 标表示晶体中发光中心 Eu2+的势能， 横坐标表示 Eu2+和周围配位离子的 位形。A 是 Eu2+的基态能级，B 是 Eu2+的激发态能级，C 是掺入的杂 质离子或者基质中的一些其它缺陷 所产生的陷阱能级。在外部光源的 激发下，电子从基态跃迁到激发态 （过程 1），处于激发态 B 的电子， 一部分高能态外层（发生跃迁的电 子并不都是最外层电子）跃迁回基 态 A，降低的能量产生 Eu2+的特征 发光（过程 2），另一部分则通过非 辐射驰豫过程被陷阱能级 C 捕获 （过程 3）。当存储在陷阱 C 中的 电子吸收热扰动能量后，重新受激 发回到激发态 B，然后跃迁回基态 A 而产生长余辉发光。
2.长余辉发光材料的类型及发展历程
从基质成分的盐型 硅酸盐型 其它基质型长余辉发光材料
2.1硫化物长余辉材料
硫化物长余晖材料是最早发现具有余晖现象的材料。可分为 两大类：过渡金属硫化物体系(Zn,Cd)S，以及碱金属硫化物体 系(Mg,Ca,Sr)S。如发绿光的ZnS:Cu，发黄色光的 ZnCdS:Cu， 发蓝紫光的 CaS:Bi。但是硫化物体系长余辉材料发光亮度低、 余辉时间短、化学稳定性差、易潮解, 因而在实际使用中受到 了极大制约。
长余辉发光材料
长余辉发光材料长余辉发光材料的性质长余辉发光材料通常是由发光粉和基材组成的复合材料。
发光粉是长余辉发光材料的核心部分，它是通过掺杂不同的稀土元素或者其他发光物质来实现长余辉发光效果的。
这些发光物质在光照条件下可以吸收光能，然后在光源消失后释放出光能，从而实现长余辉发光效果。
而基材则是用来固定发光粉的材料，通常选择透明的树脂或者塑料作为基材，以便光能可以充分地照射到发光粉上。
长余辉发光材料的制备方法制备长余辉发光材料的关键是选择合适的发光粉和基材，并且要确保它们之间有良好的结合。
一般来说，制备长余辉发光材料的方法可以分为物理法和化学法两种。
物理法是通过将发光粉均匀地分散在基材中，然后通过加热或者压制等方法将它们固定在一起。
这种方法简单易行，但是往往无法达到理想的发光效果。
化学法则是通过化学反应将发光粉和基材牢固地结合在一起。
这种方法可以在分子层面上实现发光粉和基材的结合，从而获得更稳定和持久的长余辉发光效果。
长余辉发光材料的应用领域长余辉发光材料在各种领域中都有着重要的应用价值。
在夜光表盘中，长余辉发光材料可以在夜间持续发光，从而方便人们在暗光环境下查看时间。
在应急标识中，长余辉发光材料可以在灾难发生时提供可靠的疏散指引。
在夜间安全装备中，长余辉发光材料可以为行人和车辆提供有效的夜间警示。
除此之外，长余辉发光材料还可以用于航空航天领域、海洋勘测领域、军事领域等。
在太空环境中，长余辉发光材料可以为航天器提供可靠的标识和警示。
在海洋环境中，长余辉发光材料可以为潜水员提供可靠的夜间照明。
在军事领域中，长余辉发光材料可以为士兵提供有效的夜间标识和警示。
总结长余辉发光材料是一种具有特殊发光特性的材料，它可以在光源消失后仍然持续发光一段时间。
这种材料在夜光表盘、应急标识、夜间安全装备等领域中有着重要的应用价值。
制备长余辉发光材料的关键是选择合适的发光粉和基材，并且确保它们之间有良好的结合。
长余辉发光材料的发光原理是通过吸收光能并在光源消失后释放出光能，其发光时间可以长达数小时甚至数天。
长余辉材料的种类,性质和应用汇总
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
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。
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功能材料 郑美勇
目录
一、长余辉材料的定义 二、发光原理 三、光能的释放 四、长余辉发光的应用 五、长余辉材料的制备方法 六、新型长余辉发光材料研究和应用展望
1、长余辉材料定义
定义：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。
5.2溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是应用前景非常广泛的合成方 法, 它主要优点在于在较低的温度下合成产 品, 且产品均匀性好、粒径小, 是一种有效的 软化学合成法。目前此法已成功地合成了 铕激活的铝酸锶蓄光材料 。
5.3水热合成法
该法是以液态水或气态水作为传递 压力的介质, 利用在高压下绝大多 数的反应物均能部分溶于水而使反 应在液相或气相中进行。该法也合 成了铝酸锶铕。
但是这种材料的余辉时间一般在二、三个小 时，使用寿命较短。放射线激发型是以掺 入材料内的放射物质发出的辐射能量为激 发源，激发发光中心而 发光。这类材料由 于含有放射性物质而对环境和人类健康有 害，已被大部分国家明令禁止使用。
（2）新型发光材料
新型的长余辉发光材料是九十年代被发现的， 例如：与透明瓷粉混合涂敷烧结，制成 发光 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。 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。
发光陶瓷等工艺品
指示牌等 （有了夜光材料，就不用为了 小小的指示牌而大动工程拉电 线）
5、长余辉发光材料的制备
5.1 高温固相合成法 5.2溶胶-凝胶法 5.3水热合成法 5.4燃烧法 5.5共沉淀法 ……
5.1 高温固相合成法
对于长余辉发光材料的制备, 一般采用高温固相合 成法。该方法是将达到要求纯度、粒度的原料按 一定比例称量, 并加入适量的助熔剂充分混合研磨, 然后在一定的温度、气氛、加热时间等条件下进 行灼烧。 ①灼烧的最佳温度、时间是由具体实验确定; ②灼烧的气氛由具体材料确定, 一般的长余辉材料 是在还原性气氛下进行的; ③ 一些材料灼烧之后, 还需经洗粉、筛选等工艺 才可得到所需的长余辉材料。
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）在长波光作用下，发光体释出的光叫做光致释 光。所得光和叫做光释光和（闪光光和）。
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。
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。 深人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。
瓷；作为发光母粒加入塑料颗粒中，可以制成发
光塑料板材或薄膜；与透明树脂或粘结剂混合， 可以制成各种用途的油漆或涂料
不含任何有害元素，性能稳定，余辉时间长, 特点如下： ①以铝酸盐陶瓷材料为基质，以稀土材料为 形成发光中心和陷阱中心的掺杂元素，具 有良好的夜间显示功能。 ②以这 种新型的长余辉发光材料为主，加以 各种粘接材料，可以制成各种形式的夜间 显示或装饰器件。
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。
5.6其它方法
除上述几种方法外, 还有高分子网络凝胶法、 微波辐射法等。在众多的合成方法中高温 固相合成法在工业化生产中具有不可替代 的地位。
新型长余辉发光材料研究和应用展望
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。