长余辉材料的种类、性质和应用 刘钦濡
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 年为了解释的余辉发光机理时提出的，也是最早解释激活长余辉材料余辉机理的模型之一。
长余辉材料的种类、性质和应用刘钦濡汇总
长余辉材料的种类、性质和应用刘钦濡汇总长余辉材料的种类、性质和应用季杨琛（山东师范大学化学化工与材料科学学院，2015级化工一班，201510010201）[摘要]系统地介绍了长余辉材料的种类、性质及几种应用。
[关键词]长余辉材料；材料种类；性质；发明应用长余辉发光材料属于光致发光材料的一种，又称夜光粉，其将白天吸收的太阳能储存起来，晚上释放储存能量而产生余辉光。
由于长余辉发光材料夜晚发光的特点，从而在很多领域被广泛应用，比如制成航空仪表和汽车仪表的字盘显示器、发光涂料、发光油墨、消防安全装置、发光陶瓷等材料。
长余辉发光材料分研究较早的硫化物型材料(如硫化钙和硫化锌等)和近年来研究较多的氧化物体系(如铝酸盐和硅酸盐体系)。
由于长余辉发光材料夜晚发光的特点，从而在很多领域被广泛应用，比如制成航空仪表和汽车仪表的字盘显示器、发光涂料、发光油墨、消防安全装置、发光陶瓷等材料。
1.长余辉材料的种类铝酸盐基自从1993年Matsuzawa等合成了共掺Dy的SrAl2O4:Eu研究发现其余辉衰减时间长达2000min。
随后，人们有相继开发了一系列稀土激活的铝酸盐长余辉材料，如蓝色CaAl2O4:Eu，Nd和蓝绿色Sr4Al14O25:Eu，Dy。
铝酸盐的长余辉材料，其激活剂主要是Eu，余晖发光颜色主要集中于蓝绿光波长范围。
时至今日，虽然铝酸盐的耐水性不是很好，铝酸盐体系长余辉材料SrAl2O4:Eu，Dy和Sr4Al14O25:Eu，Dy 仍以获得了巨大的商业应用，是现阶段主要的长余辉材料的研究和应用关注材料。
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。
此后，多种硅酸盐的长余辉材料也相继被开发，如Sr2MgSi2O7:Eu，Dy、Ca2MgSi2O7:Eu，Dy、MgSiO3:Mn，Eu，Dy，材料及性能参数见表1。
长余辉材料的应用
长余辉材料的应用一、介绍长余辉材料（Persistent Luminescent Materials），也被称为长余辉发光材料或长余辉荧光材料，是一类具有特殊发光特性的材料。
它们可以在光源消失后仍然持续发出光，这种持续时间可以长达几分钟甚至几小时。
长余辉材料被广泛应用于荧光标记、夜光材料和生物成像等领域，具有广阔的应用前景。
二、长余辉材料的原理长余辉发光材料的发光机理可以分为两种类型：短暂激发和连续激发。
1. 短暂激发型长余辉材料短暂激发型长余辉材料在可见光照射或紫外光激发下，可以吸收能量并在光源消失后持续发光。
这种材料的发光原理主要是由于电子在能级间跃迁的过程中，部分电子会滞留在激发态能级上，随后在吸光结束后从激发态能级返回基态能级时放出储存的能量，并以光的形式释放出来。
2. 连续激发型长余辉材料连续激发型长余辉材料可以在不间断的激发下持续发光，具有更长的持续时间。
这种类型的材料一般由具有双态能级结构的元素或化合物构成。
在外界光源的作用下，材料中的某些电子会被激发到高能态能级上，然后通过非辐射跃迁返回基态能级，并在这个过程中发出长余辉。
三、长余辉材料的应用领域长余辉材料具有持久的发光特性，因此在多个领域有着广泛的应用。
1. 荧光标记长余辉材料可以被用作荧光标记剂，用于生物分子探针、细胞成像和药物跟踪等应用。
由于长余辉材料的发光时间较长，可以提高荧光标记的灵敏度和检测的准确性。
2. 夜光材料长余辉材料在夜光材料中有着广泛的应用。
通过吸收日光或人工光源的能量，长余辉材料可以在夜晚持续发光，提供光照。
夜光长余辉材料广泛用于夜行车道、夜光指示标和消防安全装置等领域。
3. 生物成像长余辉材料在医学成像领域有着潜在的应用。
利用长余辉材料的特性，可以实现对生物组织的追踪和观察，为疾病诊断和治疗提供有力的支持。
4. 安全标识长余辉材料广泛应用于安全标识和紧急照明系统中。
它们可以在停电或紧急情况下持续发光，为人们提供足够的照明和安全指示。
稀土长余辉发光材料SrAl2O4Eu2+,Dy3+的制备及性能研究【开题报告】
毕业设计开题报告高分子材料与工程稀土长余辉发光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的制备及性能研究一、选题的背景、意义碱土铝酸盐长余辉发光材料是一种光致蓄光型发光材料，可通过吸收各种可见光发现自发光功能。
它可以作为一种添加剂，均匀的分布到各种介质中，制成发光涂料、发光油墨、发光纤维、发光塑料、发光树脂、发光纸张、发光玻璃、发光陶瓷、发光搪瓷和发光大理石等。
从而，广泛应用于安全应急、交通运输、建筑装演、仪器仪表、电力、矿山、服装和工艺品等诸多领域[1-9]。
目前关于Eu2+激活的绿色碱土铝酸盐长余辉发光材料的研究十分活跃，其材料及相关的发光品种己经工业化和商品化。
以SrA12O4:Eu2+, Dy3+为代表的铝酸盐长余辉材料，激发光谱范围广，发射光谱在可见光区，发光亮度高，余辉时间长，化学稳定性好，无毒无放射性，是一种环境友好材料。
因此在安全应急、交通运输、建筑装演、仪器仪表、电力、矿山、服装和工艺品等诸多领域有广泛应用。
目前，研究制备新工艺提高发光粉的发光强度和余辉性能，完善长余辉发光机理，增加发光颜色品种以扩大发光材料应用范围是这一领域的研究热点。
根据前面的文献综述，关于碱土铝酸盐长余辉发光材料的研究己有广泛的报道，但仍有许多理论和应用上的问题有待于解决。
首先，在发光粉的合成与制备方面，采用传统的高温固相法合成发光粉体，热处理时间长，合成的粉体颗粒太大，须经球磨工艺碾磨成较细颗粒才具有实用价值。
球磨工艺不但增加制造成本，同时还破坏粉体晶粒结构，降低粉体长余辉发光性能。
因此，开发新的合成工艺，降低合成温度，缩短合成时间，制造出无须碾磨的超细发光粉有着很大的实际应用价值;其次，长余辉发光材料中铁杂质的存在是影响发光性能的一个重要因素，因此研究铁杂质对发光体的碎灭作用，将有利于提高材料发光性能，为实现对其它杂质的定向控制提供理论依据;第三，为了提高长余辉发光性能，将纳米的氧化铕原料应用到制备中，有利于全方位思考，全面提高商品发光性能。
长余辉材料
长余辉材料及其制品用于安全应急方 长余辉材料及其制品用于安全应急方 面，如消防安全设施、器材的标志，救生 消防安全设施、器材的标志， 器材标志、紧急疏散标志、应急指示照明 器材标志、紧急疏散标志、 军事设施的隐蔽照明 的隐蔽照明。 和军事设施的隐蔽照明。
如日本将发光涂料 发光涂料用于某些特殊场合的 如日本将发光涂料用于某些特殊场合的 应急指示照明。 应急指示照明。 据报道，在美国“ 事件中长余辉发 据报道，在美国“9.11”事件中长余辉发 事件中 光标志在人员疏散过程中起了重要的作用。 光标志在人员疏散过程中起了重要的作用。 在人员疏散过程中起了重要的作用 利用含长余辉材料的纤维制造的发光织 利用含长余辉材料的纤维制造的发光织 可以制成消防服 救生衣等 消防服、 物，可以制成消防服、救生衣等，用于紧急 情况。 情况。
弱光源
吸收能量后，经过转换和储存，发 射一定强度的可见光，虽然发光强度较 弱，但持续时间长，且不需要另提供驱 动能源，可以作为弱光源。 放射性发光材料 长时发光材料
放射性发光材料所用同位素
镭（226Ra）：β粒子，ϒ射线和氡射线 氚（3H） ：为纯的β粒子放射源，能量为 0.018MeV，半衰期为12.6年，自有程为4.3mm 钷（147Pm）： β射线源，能量为0.229MeV， 半衰期为2.65年 碳（14C）
长余辉发光陶瓷 搪瓷和 发光陶瓷、 长余辉发光陶瓷、搪瓷和玻璃制 品的制造工艺较为复杂，主要是因为 制造工艺较为复杂， 在这些制品的制造过程中需要进行高 在这些制品的制造过程中需要进行高 需要进行 温处理。 温处理。
尽管长余辉材料本身就是一种功能陶 长余辉材料本身就是一种 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 热稳定性是有一定限度的 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 温度对长余辉材料的发光性能的影响很 随着灼烧温度的升高 发光亮度急剧 温度的升高， 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。 下降，甚至发生荧光猝灭。 荧光猝灭
长余辉涂料
长余辉发光材料也被称作蓄光材料，或者夜光材料，指的是在自然光或其它人造光源照射下能够存储外界光辐照的能量，然后在某一温度下（指室温），缓慢地以可见光的形式释放这些存储能量的光致发光材料。
如果没错的话应该就是商业化很广泛的颜料,化学组成是SrAl2O4 :Dy3 +,Eu2 +.属于碱土铝酸盐长余辉材料.他的发光机理很复杂,目前还没有一个非常明确的定论,有一种模型大家比较认可, 位形坐标模型这里发光的是Eu3+,称为激活离子（Eu2 +是目前研究最多而且效果最好的稀土激活剂 ,此外还有 Ce3 +、 Pr3 +、 Tb3 +、 Yb2 +等 ,它们是 4f～5d跃迁能级相对较低或具有很高的电荷迁移带能量的离子 ,可以通过 5d - 4f或 4f - 4f的跃迁产生大振子强度的激发 ,激发后的发射光大部分在可见光区域）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(这种材料里是镝Dy3+)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。
存储在陷阱中的电子吸收能量是指一定温度下的热扰动，当然实际过程中不排除有其它非正常因素，如摩擦、冲击等.Dy3+作为辅助激活离子,它的加入改变了晶格形状,从而产生杂质能级,三价的Dy3+取代二价Sr2+导致空穴的产生(也就是少了一个电子),所以缺陷能级为相对均匀的空穴产生的施主能级,可以理解为能够接纳电子.杂质能级中的电子数目决定余辉时间,数量多则时间长。
长余辉发光材料 镉氧化物
长余辉发光材料镉氧化物
长余辉发光材料是一种新型发光材料，其中镉氧化物是其主要成分。
这种材料具有长时间余辉发光的特性，其发光时间可以持续几分钟到几小时不等。
这一特性使得长余辉发光材料在紧急情况和夜间照明方面具有广泛的应用前景。
镉氧化物是一种化学稳定性较高的半导体材料，其光致发光性能优良，可以通过掺杂不同的杂质来改变其光电性能。
在长余辉发光材料中，常常掺入稀土元素来增强其余辉发光效果。
此外，通过调节制备工艺和材料结构等因素，也可以进一步提高长余辉发光材料的光学性能。
近年来，长余辉发光材料在夜间照明、安全标识、生物成像等领域得到了广泛应用。
例如，在建筑物的疏散通道、安全出口和紧急照明系统中，可以使用长余辉发光材料来提供长时间持续的照明效果。
此外，在生物医学成像领域，长余辉发光材料也被用于制备生物探针和荧光标记物等。
总之，长余辉发光材料在实际应用中具有广泛的潜力，其独特的光学性能和稳定性使其在各个领域都有着重要的应用前景。
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吸光储光发光材料长余辉耐高温夜光粉(精)
吸光储光发光材料长余辉耐高温夜光粉一、变色原理：感光变色产品，经阳光/紫外线照射，吸收阳光/紫外线的能量而产生颜色的变化，当失去阳光/紫外线照射时，即回复到原来的颜色，所以感光粉的变色是可逆。
二、基本色：紫色、蓝色、黄色、橙色、红色、绿色、桔红色。
（无色变有色）三、感光变色材料形态及应用：感光水乳剂：适用于水性油墨、涂料，不能用于油性油墨、涂料和塑胶的射出、押出MC感光色粉：耀德兴科技感光变色粉适用于油性油墨涂料、水性油墨、涂料、塑胶射出、押出各色塑胶母粒：不适用于油性油墨、涂料和水性油墨、涂料，适用于塑胶的射出、押出四、感光变色产品的使用比例：感光水乳剂使用于水性油墨、涂料5%-40% W/W感光微胶囊粉使用于油性油墨、涂料3%-30% W/W感光微胶囊粉使用于水性油墨、涂料3%-30% W/W 感光微胶囊粉使用于塑胶的射出、押出0.2%-5% W/W感光塑胶色母粒使用于塑胶射出、押出0.5%-2% W/W五、感光变色产品的用途：适合各类塑胶制品的表面涂覆，包括ABS、PE、PP、PS、PVC、PV A等塑材。
油墨：各类材质的印刷，像织物、纸张、合成膜、玻璃等。
塑胶：适用于各类塑胶材质的射出、押出成形。
（含PE、PP、ABS、PS、PVC、PU、TPU、TPR、EV A等塑材）。
六、注意事项：1、油墨基材以PH值7-9最为适用，塑胶基材以MI值大于25较为适，MI值越大，变色效果越好。
2、感光变色材料的光疲乏性产生，由UV光过度暴晒、酸、自由基（单态氧原子）和湿度造成，一般建议添加UV吸收剂和抗氧化剂以增加抗光疲乏性。
3、感光变色材料所使用的添加剂像HALS、抗氧化剂、热安定剂、UV吸收剂和抑制剂可改善抗光疲乏性，但添加剂的组合和选择需依使用媒介而定，错误的组合配方反而会加速光疲乏性。
4、感光水乳液中若有凝集情况产生，可以将其搅拌并水浴加热重分散后再使用。
5、感光变色材料不含对人体有害之物质，符合安全玩具和食品包装规格基准。
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
长余辉发光材料
长余辉发光材料长余辉发光材料是一种特殊的发光材料，在一定条件下能够长时间保持发光状态。
与传统的光源相比，长余辉发光材料具有独特的优势和应用价值。
首先，长余辉发光材料的发光效果持久。
在暗光条件下，长余辉发光材料能够吸收光线并储存能量，然后在光源消失后仍然能够持续发光。
这种持久的发光效果使得长余辉发光材料在夜间或其他光线不足的环境下具有重要的应用价值。
例如，长余辉发光材料可以用于道路标识、逃生指示标志等，为行人和车辆提供足够的光亮，增强安全性。
其次，长余辉发光材料的发光效果可见性高。
长余辉发光材料释放出的光线具有较高的亮度和强度，能够在较远的距离不受光线衰减的情况下被观察到。
这种发光效果使得长余辉发光材料在航标、航空导航以及紧急避难等方面具有广泛应用的潜力。
通过应用长余辉发光材料，可以提高相关设施的可见性，并降低事故的风险。
此外，长余辉发光材料的使用寿命较长。
传统的光源，如荧光灯和LED灯，使用寿命并不长，需要经常更换和维护。
而长余辉发光材料不需要外部电源或能源供应，可以自行储存和释放能量，因此具有较长的使用寿命。
这不仅减少了人工维护成本，也有助于提高设施的可靠性，并减少对环境的影响。
此外，长余辉发光材料还可以根据实际需要进行定制。
由于其独特的发光性能和可塑性，长余辉发光材料可以根据具体的使用场景和需求进行定制。
可以根据不同的颜色、形状和尺寸来设计和制造长余辉发光材料，以满足不同行业和领域的需求。
综上所述，长余辉发光材料具有持久、可见性高、使用寿命长和可定制等优势。
随着科学技术的进步和人们对环境保护和安全性意识的提高，长余辉发光材料有望在交通、安全和紧急救援等领域得到更广泛的应用。
同时，也需要继续加强研究和开发，以进一步提高发光效果、扩大应用范围，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全。
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。
长余辉发光材料研究进展
圈１空穴转移模型 Ｆｉｇ １ Ｈｏｌｅ—ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
的过程，经历３个阶段：（ａ）被捕获的空穴由热激活通过Ｄｙ“释放到价带；（ｂ）空穴在价带中
Ｍｎ“是迄今在氧化物体系中具有余辉现象的唯一过渡金属离子，在基质中一般表现为绿 色发射，也可观察到红色发射，或者可同时观察到绿色和红色发射。Ｕｈｅｄａ等人””报导在 ＺｎＧａ：Ｏ一基质中Ｍｎ“产生５０３．６ｎｍ的长余辉发光，这是由于基质中存在的ｚｎ“离子空位所 致。
必须指出的是，当激活离子为Ｅｕ２＋时需要添加所谓的辅助激活荆（ａｕｘｉｌｉａｒｙ ａｃｔｉｖａｔｏｒ）。辅 助激活剂在基质中本身不发光或存在微弱的发光，但可以对Ｅｕ２＋的发光强度特别是余辉寿命 产生极其重要的影响，９０年代在氧化物体系中发现的Ｅｕ２＋的特长余辉发光材料正是由于辅助 激活剂起了关键作用。现在发现的一些有效的辅助激活剂主要是Ｄｙ“、Ｎ一＋、Ｈｏ“、Ｅ一＋、Ｐ一＋ 及Ｙ“和Ｌａｎ等稀土离子和Ｍｇ“、ｚｎ２＋等非稀土离子。这些辅助激活剂在基质中成为捕获电子 或空穴的陷阱能级，电子和空穴的捕获、迁移及复合对材料的长余辉发光产生至关重要的作 用。
一般而言，作为产生长余辉发光的激活离子主要是那些具有相对较低的４，一５ ｄ跃迁能
万方数据
·１８４
无机化学学报
第１７卷
量或具有很高的电荷迁移带能量的稀土和非稀土离子，如Ｅｕ”，Ｔｍ“，Ｙｂ“，ｃｅ”，Ｐ，＋，ＴＦ＋． Ｍｎ２＋等；对于低价态激活离子一般需要添加辅助激活剂，辅助激活剂一般是那些能转换为较 稳定的＋４氧化态的离子，如Ｄｙ“，Ｐ，＋，Ｎｄ３＋等，或具有较复杂的能级结构的离子，如Ｈｏ“， ＥＰ＋等，或虽然没有能级跃迁但具有较适合的离子半径和电荷的离子，如Ｙ“，Ｌ矿＋，Ｍｇ＇－＋，ｚｎ“ 等；同时还要求基质中存在的陷阱深度要合适，以及具有合适的禁带宽度。
水性长佘辉涂料的制备及性能研究
用价值 ，广泛应用在建筑装饰、交通运输 、军事设施、消防应急等领域 。
【关键 词 】长 余 辉 ； 制备 ；水 性 涂 料 ；发 光
文章编号 ： Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ０ ０ ６ －６ ５ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ ３ ６ ５ － ０ １
一
、
长 余 辉 发 光 材 料 的 基 本 概 念
长余辉 发光是 指材料能将 太阳光 、 日光灯光或其 它光线 的能量 储存 ，在黑 暗中再把所储 能量释放 出来而发光 。传统的长余辉发光材 料是硫化物材料 ， 存在余辉时间短 、发光亮度低 、材料不稳定等缺点。 过去为了维持其发 光强度 ，一般采用加入放射性元素 的方法 ，但这会 对人体健康和环境 造成危 害。因此如何找 到一种更科学 的长余辉发光 材料 是人们一直关注 的问题 。２ ０ 世纪 ９ Ｏ 年代中期 ，新型稀土长余辉 发光材料 Ｓ ｒ Ａ １ ， Ｏ ：Ｅ ｕ ｚ ＋ ，Ｄ ｙ ＋的 出现引起 人们 的极 大关注 。这种 材料具有余辉 时间长 、发光亮度高 、材料的化学稳定性高等优点。这 种新 型稀 土长余辉 发光材 料的研发 ， 不仅可带动我 国稀土资源 的综合 开发 利用 ，将资源优 势转变为经济优势 ，同时 它不 需要 电就能发光 ，
小论文 ----长余辉发光材料
长余辉发光材料的应用和前景摘要：本文简单介绍了长余辉发光材料的应用方向，对长余辉发光材料的研究现状，简单介绍了一些制备方法，提出了研究的重点方向。
关键词：发光材料应用前景长余辉1.引言：长余辉发光材料，就是能够储存外界光辐照能量，在一定温度下(一般为室温)，缓慢地以可见光的形式释放这些储存能量的材料。
稀土金属离子作为一种有效的发光中心，在无机和有机发光材料中已有广泛应用。
人们较早研究的是稀土硫化物长余辉发光材料，如碱土硫化盐，硫化锌等。
但是稀上硫化物体系的长余辉发光材料在应用方面仍存在许多缺点，如稳定性差，发光强度低，余辉时间短，在日光照射下，会和空气中的水反应，释放HSz气体，不能很好地满足实际应用的要求，从而限制了它的发展。
虽然通过加入放射性物质，如CO和Pm等，可以改善其发光时间、亮度等参数，但对环境造成了污染。
因此从安全及实用角度出发，迫切需要开发一种高效无辐射性发光材料。
2.长余辉发光材料的应用举例2.1消防安全领域随着社会的发展，城乡居住人口密度不断增加，特别是在大城市里。
车站、码头、旅店、医院、超市、商场、娱乐场所等，到处都有密集的人群。
可以想象在这些有密集人群的场所以及居住区，一旦发生火灾、地震而引起停电的情况下，如何在最短的时间内使人群能安全疏散就成为一个严峻的问题。
采用长余辉发光材料及制品制成的各种琉散标志、疏散指示系统、消防器材标志以及救生器材标志已在消防安全领域得到广泛应用，并起到了重要作用。
2.1.1长余辉自发光疏散指示标志系统的应用长余辉自发光疏散指示标志系统用形象的图文指明出口路线，楼梯和楼层等，发挥了它的作用。
在停电的情况下，能储存能量并在黑暗处以光的形式释放出来的此种产品很适合上述提到的情况。
安全测试结果表明应用了这种产品大大提高了遇难人员的疏散。
2.1.2消防设施、器材上的应用遇到火灾等意外停电的紧急情况，除了匆匆忙忙地寻找安全出口外。
还应及时寻找灭火器材扑灭大火。
长余辉发光材料在传感方面的应用
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长余辉夜光粉简介
长余辉夜光粉生产厂家
长余辉夜光粉简介
• 长余辉光致蓄光型自发光颜料夜光粉是新型的稀 土发光材料铝酸盐（硅酸盐）类材料，在传统的 稀土铝酸盐类发光材料的基础上加进高温助剂精 制而成。 • 外观为浅绿色和浅黄色，发光颜色分别为黄绿色、 蓝绿色和绿色，吸收各种自然光或人造光，实现 黑暗状态下的自发光功能，发光材料起始高亮度 达2-5小时，余辉持续时间达15小。
夜光粉介绍说明
长余辉夜光粉特性
• • • • • • • • 1、不含放射物质、无毒无害、对人体安全。 2、有稳定的物理和化学属性。 3、使用寿命达10年以上。 4、微小颗粒易于同各种透明介质原料混合使用。 5、亮处吸光暗处发光。 6、无需电源、激发条件低。 7 、发光亮度高，时间长。 8、安装简单、维护方便。有良好的抗老化性、耐腐蚀 性、耐热性。
夜光粉应用范围
长余辉夜光粉使用注意事项
1、颜料比重大，使用注意混匀。 2、贮存于通风、干燥的环境中，注意防潮，未能一次使 用完的发光颜料注意密封保存。 3、金属材料对发光性能有较大的影响，尽量避免接触金 属材料。
夜光粉持续时间
高温夜光粉
ห้องสมุดไป่ตู้
长余辉发光颜料的广泛应用
• 1、标识位置 用于电器开关，遥控板，墙壁开关，插头，插座，锁， 手提电筒，门把手，扶手，灭火器材，火警报警器，救生 用具等。 2、防止危险发生 用于信号，注意事项书写，紧急疏散通道、地铁车站， 地下通道、人防工程、卡拉OK厅、歌舞厅、放映厅、超 市卖场、医院、火车站、机场、码头、避难场所等起到防 止危险发生的作用。 3、建筑物 涂于建筑物墙壁，瓷砖，电梯内表面，桥梁，道路如路 牌、路钉、路障，港口，户外广告等不仅漂亮且有实际价 值。工艺品：琥珀、水晶砂、玻璃、画；玩具：塑胶玩具、 拼图、积木；服饰：鞋帽、手套、工作服、T恤衫、文化 衫、头盔、印花服饰等。
长余辉材料
人类很早就梦想把白天的阳光储存起来作为夜间照明用，在漫长的生产实践和社会实践中，曾发现一些天然矿物在阳光的激发后能在黑暗中继续发光。经过长期的研究曾制出碱土金属的硫化物蓄光材料，如Cas，SrS，ZnS等。由于它们亮度较低，余辉时间短，而且化学性能不稳定：遇到空气中的湿气会分解变质，长期受紫外线照射后会发黑而失去发光特性，有时要加入一定量的放射性物质才能制成“夜光涂料”。这些致命的缺点给工程上的实际应用带来诸多限制，因此长期以来市场很难拓展，仅局限于一些军事上特殊需要及仪器表盘、钟表的夜间显示。
包头稀土院开发的高温固相反应制备红色长余辉荧光粉的产业化制备工艺，解决了目前长余辉材料中存在的余辉时间短、亮度低、稳定性差和容易潮解等问题，已申请国家发明专利和实用新型专利各一项。按照目前市场价格计算，生产并销售1吨新型稀土红色长余辉荧光粉可获利44万元。
长余辉发光材料是白天吸收日光或紫外线，并将光能储存起来，当光线停止照射时，将储存的光能以可见光的形式释放出来的新型功能材料，该种材料能广泛应用于建筑装饰，地铁通道，船舶运输，消防安全，室内装饰等领。现在可见光区的长余辉材料主要分为蓝色，黄绿色和红色发光材料，其中蓝色和黄绿色材料主要以稀土元素参杂的硅酸和铝酸盐为主，其发光亮度和余辉时间等发光性能已达到实际需要，其研究水平也已达到成熟阶段。然而，作为一种喜庆，吉祥象征的红色光 ，发光材料的研究发展缓慢，无法达到实际应用的要求。因此，寻找和合成具有优良性能的红色长余辉光材料是当今研究的热点课题。各国研究人员对红色发光材料进行了大量的研究并取得了一定的成果。笔者根据发光基质的不同，对目前长余辉红色发光材料的研究进行了综述，分析的各类红色发光材料的研究状况，并对今后红色发
无机功能材料-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
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的材料。
又称蓄光材料或夜光材料；内含能量陷阱， 包括 ZnS 、SrAl2O4中掺有Eu2+ 、Ce3+、 Dy3+、Ag+发光
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。
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。
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长余辉材料的种类、性质和应用季杨琛（山东师范大学化学化工与材料科学学院，2015级化工一班，201510010201）[摘要]系统地介绍了长余辉材料的种类、性质及几种应用。
[关键词]长余辉材料；材料种类；性质；发明应用长余辉发光材料属于光致发光材料的一种，又称夜光粉，其将白天吸收的太阳能储存起来，晚上释放储存能量而产生余辉光。
由于长余辉发光材料夜晚发光的特点，从而在很多领域被广泛应用，比如制成航空仪表和汽车仪表的字盘显示器、发光涂料、发光油墨、消防安全装置、发光陶瓷等材料。
长余辉发光材料分研究较早的硫化物型材料(如硫化钙和硫化锌等)和近年来研究较多的氧化物体系(如铝酸盐和硅酸盐体系)。
由于长余辉发光材料夜晚发光的特点，从而在很多领域被广泛应用，比如制成航空仪表和汽车仪表的字盘显示器、发光涂料、发光油墨、消防安全装置、发光陶瓷等材料。
1.长余辉材料的种类铝酸盐基自从1993年Matsuzawa等合成了共掺Dy的SrAl2O4:Eu研究发现其余辉衰减时间长达2000min。
随后，人们有相继开发了一系列稀土激活的铝酸盐长余辉材料，如蓝色CaAl2O4:Eu，Nd和蓝绿色Sr4Al14O25:Eu，Dy。
铝酸盐的长余辉材料，其激活剂主要是Eu，余晖发光颜色主要集中于蓝绿光波长范围。
时至今日，虽然铝酸盐的耐水性不是很好，铝酸盐体系长余辉材料SrAl2O4:Eu，Dy和Sr4Al14O25:Eu，Dy 仍以获得了巨大的商业应用，是现阶段主要的长余辉材料的研究和应用关注材料。
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。
此后，多种硅酸盐的长余辉材料也相继被开发，如Sr2MgSi2O7:Eu，Dy、Ca2MgSi2O7:Eu，Dy、MgSiO3:Mn，Eu，Dy，材料及性能参数见表1。
硅酸盐基质长余辉材料中的主要激活剂为 Eu2+，其发光颜色仍集中于蓝绿光，虽然也有红光的硅酸盐长余辉材料报道。
余辉性能较好的是Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7 和 Ca2MgSi2O7，其余辉持续时间大于 20h。
此外，在 Mn， Eu，Dy 三元素共掺杂的MgSiO3中观察到了红色长余辉现象。
硅酸盐体系长余辉材料在耐水性方面具有铝酸盐体系无法比拟的优势，但其性能较铝酸盐差。
其他除了上述的几大类长余辉材料外，研究较多的长余辉材料还有以硫化物ZnS:Cu，Co 和 CaS:Eu，Tm 为代表，其特点为颜色多样，但其余辉初始亮度最高只有 40mcd/m 左右，并且这类材料在开始的几分钟里，余辉亮度急剧下降，有效余辉时间很短。
还有Pr掺杂的钛酸盐CaTiO3: Pr，Al。
截止目前，长余辉发光现象在氧化体系中被广泛研究，值得注意的是，含氯氧化物Ca8Zn ( SiO4 ) 4Cl2:Eu，含氮化物Ca2Si5N8:Eu 中也有长余辉现象。
除此之外，潘正伟教授课题组开发了超长近红外长余辉材料Zn3Ga2Ge2O10:Cr，其余晖时间可达 360h。
2.长余辉材料的性质2.1MAl2O4 Eu2+ 、RE3+ 长余辉发光性质MgAl2O4 Eu2+ 、Dy3+ ， CaAl2O4 Eu2+ 、Dy3+ ， SrAl2O4 Eu2+ 、Dy3+ ，BaAl2O4 Eu2+ 、Dy3+ 的热释光谱，谱峰均已归一化。
可以看出，四种物质都具备一定的陷阱能级，得到能量后会将陷阱能级中的电子重新激发到Eu2+的激发态能级，电子跃迁回低能级产生发光，导致了长余辉现象。
但是四种物质的峰值温度各不相同，Mg: 59℃，Ca: 40℃，Sr: 46℃，Ba: 38℃。
理论上，产生长余辉现象需要具备合适的陷阱能级，能级太浅，陷阱能级中的电子容易受激回到激发态能级，导致余辉寿命短;能级太深，陷阱能级中的电子受激回到激发态能级需要较高的能量，导致电子只能储存在陷阱能级中，而不能返回Eu2+的激发态能级。
所以在具备长余辉的能级范围内，峰值温度越高，激发所需的能量越高，电子重新激发而产生发射的速率越慢，则余辉时间越长。
但是对于Mg Al2O4 Eu2+、Dy3+来说，一是其发光很弱，二是可能由于其陷阱较深，电子不易跃迁回Eu2+的激发态能级而产生发光，所以肉眼观察不到显著的长余辉现象。
CaAl2 O4Eu2+、Dy3+，SrAl2 O4 Eu2+ 、Dy3+ ， BaAl2O4 Eu2+ 、Dy3+ 的长余辉发光则满足理论的变化规律: Sr> Ca≫Ba(余辉时间)。
2.2红色长余辉发光材料CaTiO3 :Pr3+(1) 用高温固相法合成了红色长余辉发光材料 CaTiO3 :Pr3 +，研究发现CaTiO3 :Pr3 +合适的 Pr3 +摩尔浓度为 0 。
001 ，烧结温度为 1 300 ℃。
(2)通过对 CaTiO3 :Pr3 +发射光谱和激发光谱的分析表明，CaTiO3 :Pr3 + 中，Pr3 + 的发光是 1D2-3 H4 跃迁产生的。
CaTiO3 :Pr3 +发光粉体的热释光峰值分别为290 K和325 K。
(3)CaTiO3 :Pr3 +长余辉发光材料的余辉衰减由初始的快衰减和其后的慢衰减所组成，余辉时间达 5 min之久。
3.长余辉材料的应用发光的现象。
长余辉发光材料不含有毒重金属元素，可以在检测和成像前激发，在“免激发”条件下实现生物传感和成像，因而有效避免了原位激发产生的背景干扰。
尽管长余辉发光材料拥有这样的优点，但直至2007年才有将长余辉材料应用于生物传感和成像的报道。
Chermont等利用sol-gel方法高温合成了具有近红外荧光的硅酸盐长余辉纳米材料，并将其应用于小鼠体内成像(图3)。
该方法成功地避免了传统荧光分析方法中激发光源对生物体的潜在伤害，首次实现了生物体内的“免激发”荧光成像。
Li Zhan-jun 和其合作者报道了采用 MCM-41 分子筛作为模板制备长余辉材料并用于生物细胞成像，其巧妙的利用了MCM作为模版，利用MCM-41可以巧妙的得到形貌较好的球形纳米颗粒，虽然材料在高温较长时间的烧结时容易发生坍塌，但经烧结所得的材料尺寸在nm尺度上且粒径分散较好。
2012 年 Maldiney 等人采用 PEG 包覆 PLNP 材料并在表面上修饰上生物素，生物素与亲和素之间有强烈的相互左右，其Kw离解常数在10以下。
他们课题组利用这种材料检测表面高度表达亲和素的胶质瘤细胞，其效果十分灵敏，并可用于胶质瘤细胞的成像。
4.结语长余辉发光材料因其优良的发光性能和无毒、无辐射特性，越来越受到人们的重视。
因此，研究人员在不断研究新的长余辉发光材料的制备方法，希望提高材料的发光性能和获得传统制备技术无法得到的发光材料，相信在不久的将来，通过研究人员的努力，一定会研发出余辉时间更长、余辉更明亮且性能稳定的长余辉材料。
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