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。

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。

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