长余辉发光材料的研究历程

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。

紫外长余辉发光材料的开发和应用探索
紫外长余辉发光材料是一种能够将紫外光转化为可见光的发光材料，它具有很高的发光效率和发光时间，一般应用于光谱分析、生物荧光成像、光电显示等领域。

目前，紫外长余辉发光材料的开发和应用探索已经成为了研究热点。

一、材料制备
紫外长余辉发光材料的制备需要使用特定的溶液。

一般是将具有发光性能的荧光素类化合物溶于适当的溶剂中，并加入不同浓度的稀土掺杂剂，然后进行混合反应。

在反应的过程中，需要严格控制反应条件，如反应温度、反应时间、pH值等，以获得高品质的长余辉发光材料。

二、材料性质
紫外长余辉发光材料具有良好的发光效率和发光时间，它的发光波长可以通过掺杂剂的调整，来满足不同应用场合的需求。

同时，紫外长余辉发光材料还具有优异的耐热性能，它的光稳定性一般可以维持在数十小时以上，这对于一些需要长时间稳定发光的应用场合非常重要。

三、应用探索
在光谱分析领域，紫外长余辉发光材料可以将紫外光信号转化为可见光信号，从而提高了检测的灵敏度和准确性。

在生物荧光成像领域，紫外长余辉发光材料可以将生物样品中的荧光信号转化为可见光信号，从而帮助科学家观察和研究生物体的内部结构和功能。

在光电显示领域，紫外长余辉发光材料可以用于制备高清晰度、高亮度的灯管和荧光屏幕等，从而提高了显示设备的品质和效率。

总之，紫外长余辉发光材料的开发和应用探索有着重要的意义，它的应用领域还将不断扩展。

未来，人们将继续研究和探索这种材料的性质和应用，以期更好地服务于科学研究和工业生产。

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。

长余辉材料的发展与历史1.1 长余辉发光材料体系长余辉发光现象自从20世纪初期被发现以来，已经历经了一个多世纪的发展，截止到大约20世纪90年代，金属硫化物体系的长余辉材料都是性能最为优越的。

1992年左右，铝酸盐长余辉材料的研究取得了重大突破，其较之第一代长余辉发光材料在发光的时间和长度上，以及材料本身的化学稳定性上都有了巨大改善。

再往后发现的硅酸盐材料在蓝色系长余辉的发光上性能明显优于铝酸盐材料，并在化学性质上边线出了更为优异的稳定新特质。

1.1.1 金属硫化物体系金属硫化物体系一直在90年代以前都被认为是性能最为优异的长余辉材料，其分为过渡金属硫化物体系及碱土金属硫化物体系。

过渡金属硫化物体系是最早被人们发现研究的长余辉材料，1866年Sidot在法国首次制备出了黄绿色长余辉发光材料ZnS：Cu2+，在加入Co3+，Er3+作为激活剂激活后可以大大提高其余辉时长，由原先的200min左右提高至500min左右。

但其在紫外线环境下的耐受能力较弱，经长时间照射会出现衰变发黑的现象。

碱土金属硫化物的研究基质主要为CaS，以稀土离子作为激活剂，多为Bi3+Eu2+等。

1.1.2 铝酸盐体系通过稀土元素铕作为激活剂的铝酸盐也是近年研究热点。

铕激活的高效稀土发光材料多表现为短余辉，在1975年首次被发现的MeAl2O4;Eu2+（Me：Ca，Sr，Ba）其发光特征几乎接近ZnS型传统长余辉材料。

1991年铝酸锶铕磷光体被复旦大学的宋庆梅等合成成功，荧光衰减曲线由指数曲线拟合后的快速衰减和非指数衰减的慢速衰减过程组合而成。

1993年松尺隆嗣报道了关于铝酸锶铕的相关长余辉特性，得到其衰减规律I=ct-n（n=1.10）不同时间发光亮度比的高5~10倍，衰减时间在2000min以上仍可达到人眼能够分辨的程度（0.32mcd/m）。

1995年唐道明等再一次对铝酸锶铕进行了发光特性的的研究，验证了此材料的发光衰减规律。

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。

长余辉发光材料研究进展曾庆轩　李咏春　冯长根　周从章(北京理工大学机电工程学院,10081)摘　要　本文系统地介绍了长余辉发光材料的研究进展和目前的发展现状,并着重对稀土离子激活的碱土铝酸盐体系从不同方面进行了详细分析和总结,在此基础上,对长余辉材料的发展前景和研究方向进行了展望。

关键词　长余辉材料,稀土离子,碱土铝酸盐PROGRESS OF THE STU DY ON LONG PERSISTENCE PH OSPH ORSZeng Qingxuan　Li Y ongchun　Feng Changgen　Zhou Congzhang (Mechanical Engineering Department,Beijing Institute of Technology,100081)Abstract　In this paper,the progress and current situation of the study of the phosphors were re2 viewed systematically.The alkaline2earth aluminates phosphors activated by rare2earth ion were em2 phatically analyzed in detail.The further research items and developmental prospects of the materials were proposed.K ey w ords　long persistence phosphors,rare2earth ion,alkaline2aluminate 长余辉发光材料属于光致发光材料的一种,是指在阳光和紫外线的短时间照射后,在较长时间内仍能持续发光的材料,又称夜光粉[1]。

这类材料能够稳定、高效地发出各色光,发光亮度大,无放射性,耐侯性好,可反复使用,其优良的光谱性能和特有的长余辉特性日益受到人们广泛的关注和研究。

少余辉收光资料概括之阳早格格创做纲要本文综述了少余辉资料的收光机理及制备要收，并简朴介绍了硫化物少余辉收光资料、铝酸盐少余辉收光资料及硅酸盐少余辉收光资料.闭键词汇：少余辉；收光资料少余辉收光资料简称少余辉资料，又称夜光资料、蓄光资料.它是一类吸支太阳光或者人为光源所爆收的光的能量后，将部分能量储藏起去，而后缓缓天把储藏的能量以可睹光的形式释搁出去，正在光源裁撤后仍旧不妨万古间收出可睹光的物量[1].少余辉资料被激励今后，能万古间持绝收光，其闭键正在于有适合深度的陷阱能态(即能量保存器).光激励时爆收的自由电子(或者自由空穴)降进陷阱中储藏起去，激励停止后，靠常温下的热扰动而释搁出被俘的陷阱电子（或者陷阱空穴）与收光核心复合爆收余辉光.随着陷阱渐渐被腾空，余辉光也渐渐衰减至消得.而陷阱态根源于晶体的结构缺陷，换止之，觅供最好的晶体缺陷以产死最好陷阱(种类、深度、浓度等)是赢得少余辉的主要果素.余辉时间的少短决断于陷阱深度与余辉强度，余辉光的强度依好于陷阱浓度、容量与释搁电子(或者空穴)的速率.而晶体缺陷的爆收除了资料制备历程中自然产死的结构缺陷中，主假如掺杂.少余辉收光机理本量是收光核心与缺陷核心间怎么样举止能量传播的历程，简曲的少余辉资料有分歧的收光模型，但是最流通的是二类：一是载流子传输；二是隧脱效力.前者包罗电子传输、空穴传输战电子空穴共传输，后者包罗激励、能量保存与热激励爆收收射的齐程隧脱战仅是“热激励”收射的半程隧脱.除那二类中，教术界另有教者提出位形坐标[2]、能量传播、单光子吸支战Vk传输模型.于今为止，上述模型皆是根据已有的真验截止提出的假设，不妨阐明一定的真验局里，但是缺累脚够的论据，也存留若搞没有决定果素，易以让人疑服，而收光机理的钻研又是为新资料安排提供物理依据所必须的，有待进一步深进.该模型是T.Matsuzawa等人[3]于1996年为了阐明的余辉收光机理时提出的，也是最早阐明激活少余辉资料余辉机理的模型之一.他们钻研的光电导时创制，当紫中光照靠拢背极时，瞅测到的光电流是靠拢正极的三倍，证明是空穴充当了载流子.由此他们认为充当的是空穴陷阱，而为电子陷阱.他们提出的余辉机理模型如图1所示.正在紫中光的映照下，基态上的电子被激励到激励态，正在基态能级爆收的空穴被释搁到价戴能级，转化成.随后空穴正在价戴迁移历程中被俘获，使得转化成.激励光停止后，被束缚的空穴受到热激励被重新释搁到价戴后又被俘获产死的激励，返回基态而收射即余辉收光.图1 空穴变化模型2.2“隧脱”模型1958年，W.Hoogcustraten等[4]正在矮温下瞅察到了某些硫化物具备少余辉收光，那与往常所创制的局里有所分歧.由此，他们提出了一种新的大概的阐明是：电子通过“隧脱”效力没有通过导戴而曲交加进收光核心从而爆收余辉收光.其历程如图2所示.图2 共激活少余辉资料的“隧脱”模型3.1下温固相法[5]下温固好异应法也称搞法，即把达到央供杂度、粒度的本料按特定的摩我比用球磨匀称混同后，正在一定的温度战加热时间等条件下举止灼烧的制备要收.刚刚启初制备时需要很下的灼烧温度，厥后创制通过增加帮熔剂如、或者二者的混同物不妨降矮灼烧温度.钻研标明，帮熔剂的加进没有单降矮了反应温度，共时还巩固了磷光体的收光强度.少余辉收光资料的制备必须正在下温战还本剂(如氢气、木冰、活性碳)介进的条件下才搞举止.制备所需的最好温度、时间及所用的还本剂由简曲真验而定.下温固好异应法的主要便宜是工艺过程简朴，支配便当，成本较矮，具备广大的应用性.其缺面是所需温度较下，灼烧时间少，晶粒较大需要研磨，而正在球磨时会制成晶体形状的改变，共时效用收光本能，使收光明度低重.3.2焚烧法[6]焚烧法是指通过前驱物的焚烧合成资料的一种要收.当反应物达到搁热反应的面火温度时，以某种要收面焚，随后的反应即由焚烧搁出的热量保护，焚烧产品便是拟制备的资料.该法的主要本理是将反应本料制成相映的硝酸盐，加进动做焚料的尿素，正在一定温度下加热几分钟，经剧烈的氧化还本反应，溢出洪量气体，从而焚烧，几十秒后即得到疏紧的泡沫状资料，没有结团、易粉碎.该要收正在制备少余辉资料时大大降矮了炉温，是一种下效节能的合成要收.但是制备历程中有爆收洪量有害气体，对于环境不利.而且到暂时为止，该法治得的产品正在杂度战收光本能上另有待于进一步的钻研战普及.3.3溶胶-凝胶法[7]溶胶-凝胶法起源于1846年，上世纪80年代今后该要收得到较大死少.该法是采与特定的资料前驱体正在一定的条件下火解，产死溶胶，而后经溶剂挥收及加热等处理，使溶胶转化成搜集状结构的凝胶，再通过适合的后处理工艺产死纳米资料的一种要收.溶胶-凝胶法治备少余辉收光资料，反应从溶液启初，本料不妨达到分子火仄上的匀称，那是板滞要收混料所达没有到的程度，而且本料纳米微晶粒尺寸小、表面能下，果此与下温固相法相比能大幅度降矮反应温度且能制得纳米级的少余辉粉.但是该法治备少余辉资料时存留工艺搀杂制备周期少、本料价下、环境没有友好、少余辉本能短安等缺面.3.4微波辐射法[8]微波是一种廉价下效的热源，该要收治备少余辉资料时，前期处事与下温固相法相共，不过正在烧结时没有必下温炉，而是使用微波炉，正在一定条件下用微波去提供反应所需能量使其爆收反应.由于微波加热与保守的加热办法相比，具备完齐加热战采用性加热的个性，加热速度快、环境温度矮，使该要收具备反应赶快，省时节能的便宜.其余它还具备真验设备简朴，真验周期短，产品疏紧，粒径小，颗粒分集匀称，截止重现性好等便宜.正在节能战环保日益得到重视的即日，该要收正在少余辉资料制备历程中的应用必然越去越受到人们的重视.重淀法是利用可溶于火的物量，与重淀剂反应，死成易溶于火的物量，从火中重淀出去，重淀物经洗涤、过滤，再加热收会而制成下杂度超细粉体.时常使用的重淀剂有、战.共重淀法可分为单相共重淀法战混同物共重淀法，少余辉资料制备属于混同物共重淀法.央供统制重淀条件以便使分歧金属离子尽大概的共时重淀，以包管复合粉料化教组分的匀称性.重淀法具备反应温度矮，样品杂度下、颗粒匀称、粒径小，分别性好等便宜.但是少余辉资料绝大普遍为多组分体系，用该法治备时存留本料采用艰易，所用本料易以谦脚具备相共或者相近的火解或者重淀条件，果此对于少余辉资料制备而止，共重淀法没有是一个很理念的要收，相闭的报导也很少.虽然少余辉资料的制备要收有很多种，各有其劣缺面，但是暂时应用最广大的仍是保守的下温固相法.保守的少余辉资料主假如碱土金属硫化物（如CaS:Bi、CaSrS:Bi等）战过度元素硫化物（如ZnCdS:Cu、ZnS：Cu 等）.它们具备如下缺面[9]：（1）化教宁静性好；（2）余辉时间短，惟有十几分钟.密土掺杂的硫化物少余辉收光资料启辟了崭新的天天，主假如以密土（主假如）动做激活剂，或者增加、等密土离子或者.密土硫化物少余辉收光资料的明度战余辉时间为保守硫化物资料的几倍.以硫化物为基量的少余辉资料覆盖了从蓝光到白光的所有可睹光范畴，但是已能广大应用.自从1993年Matsuzawa等人[10]合成了共掺Dy的并钻研创制其余辉衰减时间少达2000min.随后，人们有相继启垦了一系列密土激活的铝酸盐少余辉资料，如蓝色24 1:CaA O Eu Nd ，战蓝绿色41425:Sr Al O Eu Dy ，，其少余辉资料及其余辉本能参数睹表1.与硫化物少余辉收光资料相比，铝酸盐少余辉收光资料具备收光效用下、余辉时间少、化教本能宁静的便宜，但是收光颜色单调，逢火没有宁静.铝酸盐的少余辉资料，其激活剂主假如等密土氧化物，帮溶剂为，朝霞收光颜色主要集结于蓝绿光波少范畴.时于今日，虽然铝酸盐的耐火性没有是很好，但是铝酸盐体系少余辉资料24414251:,:SrA O Eu Dy Sr Al O Eu Dy 和，仍赢得了巨大的商业应用，是现阶段主要的少余辉资料.表1 几种铝酸盐少余辉收光资料的收光本能少余辉资料的组成 收光颜色 收射波少/nm余辉强度/mcd·m-2 余辉时间 /min 10min 后 60min 后 CaAl2O4: Eu2+,Nd3+ 青紫 44020 6 ＞1000 SrAl2O4: Eu2+ 黄绿 52030 6 ＞2000 SrAl2O4: Eu2+,Dy3+ 黄绿 520400 60 ＞2000 Sr4Al14O25: Eu2+,Dy3+ 蓝绿 490350 50 ＞2000 SrAl4O7: Eu2+,Dy3+ 蓝绿 480-- -- 约80 SrAl12O19: Eu2+,Dy3+ 蓝紫 400-- -- 约140 BaAl2O4: Eu2+,Dy3+ 蓝绿 496-- -- 约120 ZnS:Cu 黄绿 53045 2 约200 ZnS:Cu,Co 黄绿530 40 5 约500采与硅酸盐为基量的少余辉资料，由于硅酸盐具备劣良的化教宁静性战热宁静性，共时本料廉价、易得，近些年去越去越受人们重视，而且那种硅酸盐资料广大应用于照明及隐现范畴. 1975年日本启垦出硅酸盐少余辉资料,其余辉时间为30min.今后，多种硅酸盐的少余辉资料也相继被启垦，如2272273:,:,:,,Sr MgSi O Eu Dy Ca MgSi O Eu Dy MgSiO Mn Eu Dy 、、.硅酸盐基量少余辉资料中的主要激活剂为，其收光颜色仍集结于蓝绿光.余辉本能较好的是Eu 战Dy 共掺杂的227Sr MgSi O 战227Ca MgSi O ，其余辉持绝时间大于20h.别的，正在Mn,Eu,Dy三元素共掺杂的中瞅察到了白色少余辉局里.硅酸盐体系少余辉资料正在耐火性圆里具备铝酸盐体系无法比较的劣势，但是其收光本能较铝酸盐资料好.由于少余辉收光资料的种类较多，分歧的资料具备分歧的收光体制，而有些资料的收光机理暂时还没有太收会，果此只可搞出一些大略定性的阐明.由于对于收光机理认识没有太浑晰会引导对于资料的本能掌控及认识上的没有系统，从而会效用到其应用.果此，对于少余辉收光资料收光机理的进一步钻研具备要害意思.别的，由于少余辉收光资料的制备要收较多，而且存留各自的劣缺面，果此对于百般少余辉收光资料的制备要收的劣化拉拢将对于少余辉收光资料的推广应用起到很闭键的效用.[1]刘应明, 雷炳富, 石秋山,等. 新式少余辉收光资料钻研[C]// 第五届世界密土收光资料教术商量会论文纲要集. 2005.[2]弛天之, 苏锵. : , 少余辉收光本量的钻研[J]. 收光教报, 1999, 20(2): 170-175.[3]MATSUZAWA T，AOKI Y，TAKEUCHI N etal. 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稀土长余辉发光材料的发展、发光机理及应用
稀土长余辉发光材料是一类具有长余辉效应的发光材料，能够在被激发后持续发光一段时间。

这些长余辉发光材料由稀土元素掺杂到晶体或玻璃基质中，通过特定的激发条件，能够吸收和储存能量，当激发源移除后，可以将储存的能量以光的形式释放出来。

稀土长余辉发光材料的发展可以追溯到20世纪60年代。

最早的长余辉发光材料是利用能量位移的效应来实现长余辉发光的。

随着科学技术的发展，人们逐渐发现了其他能够实现长余辉发光的机制，例如自激发机制、激子机制等。

稀土长余辉发光材料的发光机理主要包括能量位移、自激发和激子机制。

能量位移机制是指在材料中吸收的能量以电子序列的形式储存起来，通过能级跃迁而发光。

自激发机制是指材料中存在的一些能级跃迁能够在激发源移除后自动释放能量，实现长余辉发光。

激子机制是指材料中的自由激子可以通过复合过程释放能量，从而实现长余辉发光。

稀土长余辉发光材料具有广泛的应用领域。

其中最常见的应用是夜光材料，例如夜光表、夜光标志等。

此外，稀土长余辉发光材料还可以用于光学传感器、显示器件等。

近年来，人们还通过将稀土长余辉发光材料与其他材料相结合，开发出了一些新的应用，例如发光材料的生物医学应用、发光材料的电子设备应用等。

总的来说，稀土长余辉发光材料的发展、发光机理及应用是一
个多学科交叉的研究领域，其在能源储存、光学传感、夜光材料等领域都有着重要的应用价值。

随着科学技术的不断发展，人们对这类材料的研究和应用也将进一步扩展和深化。

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。

目前稀土离子掺杂的碱土铝(硅)酸盐长余辉材料已进入实用阶段。

市场上可见的产品除了初级的荧光粉外,主要有夜光标牌、夜光油漆、夜光塑料、夜光胶带、夜光陶瓷、夜光纤维等, 主要用于暗环境下的弱光指示照明和工艺美术品等。

随着长余辉材料的形态从粉末扩展至玻璃、单晶、薄膜和玻璃陶瓷，对长余辉材料应用的探讨也从弱光照明、指示等扩展到信息存储、高能射线探测等领域。

长余辉材料受到人们越来越多的重视。

1 长余辉发光材料的类型及发展历程从基质成分的角度划分，目前长余辉发光材料主、要包括硫化物型、碱土铝酸盐型、硅酸盐型及其它基质型长余辉发光材料。

1.1 硫化物长余辉材料长余辉发光材料具有很长的发展历史。

1866 年法国的Sidot 首先制备出发绿光的长余辉材料ZnS:Cu，并于20 世纪初实现了工业化生产。

其后又开发出多种硫化物体系长余辉材料，如发蓝紫光的CaS:Bi，发黄色光的ZnCdS:Cu。

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, 虽然可以通过添加放射性元素、材料包膜处理等手段来克服这些缺点, 但放射性元素的加入对人身健康和环境都会造成危害, 因而在实际使用中受到了极大制约。

1.2 碱土铝酸盐长余辉材料1968 年，Palilla 等人[1]在研究过程中首次观察到SrAl2O4:Eu2+的余辉现象，1991 年宋庆梅等[2,3]报道了铝酸锶铕(SrAl2O4:Eu2+和Sr4Al14O25:Eu2+)磷光体的合成及发光特性，1993 年肖志国[4]率先发现了以SrAl2O4:Eu2+，Dy3+为代表的多种稀土离子共掺杂碱土铝酸盐长余辉发光材料。

由于Dy 的加入使得该材料的发光性能比SrAl2O4:Eu2+大大提高，余辉时间可达ZnS:Cu 的10 倍以上，从此以Eu2+为激活剂、多种稀土离子共掺杂的碱土铝酸盐发光材料成为国内外竞相研究开发的热点，并很快实现了产业化。

铝酸锶稀土长余辉发光材料的制备与性能表征的开
题报告
1. 研究背景
长余辉发光材料是一种将能量转化为可见光的材料，具有广泛的应
用前景，如夜光表、荧光屏幕等。

铝酸锶稀土长余辉发光材料具有发光
强度高、发光效率高等优点，因此成为近年来研究的热点之一。

2. 研究内容
本研究的主要内容为铝酸锶稀土长余辉发光材料的制备与性能表征。

具体研究步骤如下：
（1）制备铝酸锶稀土长余辉发光材料。

采用固相反应法，以氯化铝、氯化锶、氯化稀土等化合物为原料，经过一系列的干燥、煅烧、退火等
步骤，制备出铝酸锶稀土长余辉发光材料。

（2）对样品进行性能测试。

通过荧光光度计、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等方法，对铝酸锶稀土长余辉发光材料的发光强度、结晶形态、微观形貌等性能进行测试和表征。

（3）分析材料的发光机理。

通过对样品的结构、组成等进行分析，探究铝酸锶稀土长余辉发光材料的发光机理。

3. 研究意义
本研究可以为铝酸锶稀土长余辉发光材料的实际应用提供基础研究
数据，为探索新型发光材料提供借鉴和参考。

同时，铝酸锶稀土长余辉
发光材料具有广泛的应用前景，例如应用于夜光表等领域，可以提高产
品的品质和附加值。

长余辉材料在发光路面上的应用及研究进展作者：吴春杰廖庆良张庆萧徐韵淳张宸豪李辉来源：《上海师范大学学报·自然科学版》2024年第01期DOI：10.3969/J.ISSN.1000-5137.2024.01.012收稿日期：2023-05-12作者簡介：吴春杰（1998—），男，硕士研究生，主要从事多金属催化剂复合材料在加氢反应等方面的研究. E-mail：****************** 通信作者：张宸豪（1992—），男，副教授，主要从事单原子催化剂与二维材料合成的催化应用基础等方面的研究. E-mail：**********************.cn；李辉（1974—），男，教授，主要从事石油化工和煤化工中的催化技术、化工废弃物的资源化利用、生物质能源的催化转化等方面的研究. E-mail：**************.cn引用格式：吴春杰，廖庆良，张庆萧，等. 长余辉材料在发光路面上的应用及研究进展［J］. 上海师范大学学报（自然科学版中英文），2024，53（1）：89‒96.Citation format：WU C J，LIAO Q L，ZHANG Q X，et al. Application and research progress of long persistent phosphors in luminescent road surfaces ［J］. Journal of Shanghai Normal University （Natural Sciences），2024，53（1）：89‒96.摘要：文章首先介绍了长余辉材料的发光机理，探讨了它的主要应用，并分析了目前存在的一些问题. 然后，提出了一些有关长余辉材料的发展建议，以期为相关领域的研究人员提供一些指引和帮助. 最后，总结了长余辉材料的发展趋势，并对未来的发展前景进行了展望.关键词：长余辉材料；发光机理；发光路面中图分类号：O 614 文献标志码：A 文章编号：1000-5137（2024）01-0089-08Abstract：The luminescence mechanism，primary applications，and current challenges of long afterglow materials are being comprehensively summarized. Initially，the luminescence mechanism of long afterglow materials is being elucidated，followed by a discussion on their main applications and an analysis of the extant issues. Subsequently，recommendations are being put forth for the advancement of long afterglow materials，aiming to guide and assist researchers in relevant fields. In conclusion，the developmental trends of long afterglow materials are being summarized，and a prospective outlook on their future development is being provided.Key words：long persistent phosphors；luminescent mechanism；luminescent road surfaces0 引言随着城市交通的发展和夜间道路使用的增加，夜间行车安全成为一个重要的关注点［1］. 发光路面作为提高夜间道路可视性和交通安全性的创新解决方案，引起了广泛的兴趣和研究. 长余辉材料作为发光路面的关键组成部分，具有持久的荧光特性，能够在光源照射停止后持续发光，为驾驶员提供可靠的导航线索［2-3］. 本综述旨在探讨长余辉材料在发光路面上的应用及研究进展，并探讨其对夜间道路安全性的重要作用.早在20世纪60年代，PALILLA等［4］首次观察到SrAl2O4∶Eu2+的余辉衰减现象后，长余辉便出现在大众的视野中. 1996年HIROYUKI等［5］首次报道了一种新型绿色长余辉铝酸锶盐（SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+）荧光粉，余辉时长可达20 h，随后又制备出可发出蓝光的铝酸钙盐（CaAl2O4∶Eu2+，Nd2+）. 这一成果成功引起了人们的关注，此后人们对不同的长余辉发光荧光粉进行了广泛的研究，主要是通过调整其发光颜色和材料的组成，达到延长其发光寿命的效果，并探索持久发光的机理.夜间行车常常受到可视性差和驾驶安全问题的困扰. 夜间道路事故的高发性使提高夜间道路可视性成为一项紧迫任务. 传统的标线和反光设施在光线暗淡的情况下效果有限，因此需要一种具有持久发光特性的解决方案. 发光路面作为一种新兴技术，通过长余辉材料的发光效果，能够提供持续而清晰的视觉引导，改善夜间道路行车安全性.1 长余辉材料概述长余辉材料是一种具有荧光持久性的材料，能够在光源照射停止后持续发光. 其特点包括较长的发光时间、高发光强度、环境适应性和耐久性. 长余辉材料的应用范围广泛，包括发光路面、应急出口标识、航空和航海导航等领域［6-7］.1.1 基本原理1.1.1 空穴、电子共传输模型空穴、电子共传输模型示意图如图1所示，当激发光对基质进行激发时，激发能量（Eex）大于材料带隙（Eg），价带（VB）和导带（CB）将分别产生自由电子（Free hole）和自由空穴（Free electron）. 自由电子和自由空穴各自中的一部分会回到发光中心，产生发射光. 自由电子中的另一部分会通过导带被电子空穴（e-trap）所捕获，光停止激发后，在热扰动环境下会释放出捕获的电子，并通过导带进入发光中心. 自由空穴被空穴陷阱（h-trap）所捕获，停止激发后，在热扰动下，空穴陷阱将空穴释放，并通过价带进入发光中心. 这些位于发光中心的电子和空穴进行复合，同时释放能量（hv）产生余辉发光，从而实现长余辉材料的发光性能调控.图1 空穴、电子共传输模型1.1.2 双光子吸收模型双光子吸收模型如图2所示，是由AITASALO等［8-9］在研究碱土铝酸盐（MAl2O4∶Eu2+，Re3+）（M表示Ca和Sr，Re表示Dy和Nd）长余辉材料时提出的. 其过程为：当受到激发时，处于价带的电子被深陷阱所捕获，处于深陷阱中的电子激发态吸收（ESA），将电子释放并被浅陷阱所捕获. 在热扰动的条件下（KT），浅陷阱中电子被释放并转移到电子陷阱氧空位（VO），而停留在价带中的空穴则转移到空穴陷阱碱土金属离子空位（VM）. 之后，电子和空穴进行无辐射的复合，复合产生的能量传递给Eu2+处于基态（8S7/2）的电子，电子受激发跃迁到激发态能级（4f65d）. 最后，电子由激发态（4f65d）回到基态（8S7/2），并产生长余辉.1.1.3 位移坐标模型位移坐标模型（图3）是LIU等［10］在ZHANG等［11］解释的掺Eu2+长余辉发光材料发光机理的基础上提出的. A表示基态，B表示激发态，C表示基质内的陷阱能级. 在一定波长光的照射下，处于基态的电子受到激发跃迁到激发态（过程1）；这些被激发的电子，有一部分会直接返回到基态与空穴复合，产生发光（过程2）. 而另一部分，则通过弛豫作用被基质内的电子陷阱所捕获（过程3）. 当激发停止时，电子陷阱会在热扰动作用下，将捕获的电子释放出来. 这些电子穿过势垒Er返回到激发态，再从激发态回到基态发光（过程2）. 此时为长余辉发光.图2 双光子吸收模型图3 位移坐标模型1.1.4 隧穿效应模型1981年PHAEDON等［12］对硅酸锌（Zn2SiO4∶Mn2+）发光机理进行研究，1982年CHANG等［13］对氟溴化钡（BaFBr∶Eu2+）光致发光现象进行解释，两人根据测试结果都提出了隧穿效应模型，如图4所示. 长余辉材料受到特定波长光激发时，处于基态的电子受激发而跃迁到激发态（过程1）. 处于激发态的电子通过隧穿效应被电子陷阱所捕获（过程2）. 当停止激发后，在热扰动的作用下，电子陷阱释放捕获的电子，这些电子通过隧穿效应返回到激发态（过程3）. 随后，由激发态返回到基态产生余辉现象（过程4）. 过程2和4中，电子被电子陷阱捕获和释放的过程都是通过隧穿效应完成的，所以过程1，2，3和4被称作全程隧穿. 而另一种情况为，基态的电子受到激发后直接跃迁到导带（过程1’），并由导带直接被电子陷阱所捕获，完成发光（过程2’）. 过程1’，2’和4称为半程隧穿.图4 隧穿效应模型1.1.5 空穴转移模型如图5所示，该模型也被称为Matsuzawa模型. MATSUZAWA等［6］于1996年发现铝酸锶盐（SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+）具有良好的长余辉发光性能后，基于ABBRUSCATO［14］相关研究的成果建立了该模型. 在紫外灯照射时，价带电子受到激发产生跃迁，并被Eu2+所俘获，Eu2+得到电子变为Eu+. 而价带中带正电的空穴与Dy3+结合，使Dy3+失去电子变成Dy4+. 当照射停止后，这些Dy4+极不稳定，在热扰动作用下，会释放所俘获的空穴进入价带，而自身变成稳定的Dy3+. 空穴回归到激发态附近并被Eu+所俘获，Eu+失去电子成为Eu2+，而空穴和電子进行复合，从而产生了余辉现象. 空穴转移模型被广泛地用于解释长余辉材料的发光现象，有助于更好地理解长余辉材料的发光机理，从而更好地控制其发光性能.1 长余辉材料概述长余辉材料是一种具有荧光持久性的材料，能够在光源照射停止后持續发光. 其特点包括较长的发光时间、高发光强度、环境适应性和耐久性. 长余辉材料的应用范围广泛，包括发光路面、应急出口标识、航空和航海导航等领域［6-7］.1.1 基本原理1.1.1 空穴、电子共传输模型空穴、电子共传输模型示意图如图1所示，当激发光对基质进行激发时，激发能量（Eex）大于材料带隙（Eg），价带（VB）和导带（CB）将分别产生自由电子（Free hole）和自由空穴（Free electron）. 自由电子和自由空穴各自中的一部分会回到发光中心，产生发射光. 自由电子中的另一部分会通过导带被电子空穴（e-trap）所捕获，光停止激发后，在热扰动环境下会释放出捕获的电子，并通过导带进入发光中心. 自由空穴被空穴陷阱（h-trap）所捕获，停止激发后，在热扰动下，空穴陷阱将空穴释放，并通过价带进入发光中心. 这些位于发光中心的电子和空穴进行复合，同时释放能量（hv）产生余辉发光，从而实现长余辉材料的发光性能调控.图1 空穴、电子共传输模型1.1.2 双光子吸收模型双光子吸收模型如图2所示，是由AITASALO等［8-9］在研究碱土铝酸盐（MAl2O4∶Eu2+，Re3+）（M表示Ca和Sr，Re表示Dy和Nd）长余辉材料时提出的. 其过程为：当受到激发时，处于价带的电子被深陷阱所捕获，处于深陷阱中的电子激发态吸收（ESA），将电子释放并被浅陷阱所捕获. 在热扰动的条件下（KT），浅陷阱中电子被释放并转移到电子陷阱氧空位（VO），而停留在价带中的空穴则转移到空穴陷阱碱土金属离子空位（VM）. 之后，电子和空穴进行无辐射的复合，复合产生的能量传递给Eu2+处于基态（8S7/2）的电子，电子受激发跃迁到激发态能级（4f65d）. 最后，电子由激发态（4f65d）回到基态（8S7/2），并产生长余辉.1.1.3 位移坐标模型位移坐标模型（图3）是LIU等［10］在ZHANG等［11］解释的掺Eu2+长余辉发光材料发光机理的基础上提出的. A表示基态，B表示激发态，C表示基质内的陷阱能级. 在一定波长光的照射下，处于基态的电子受到激发跃迁到激发态（过程1）；这些被激发的电子，有一部分会直接返回到基态与空穴复合，产生发光（过程2）. 而另一部分，则通过弛豫作用被基质内的电子陷阱所捕获（过程3）. 当激发停止时，电子陷阱会在热扰动作用下，将捕获的电子释放出来. 这些电子穿过势垒Er返回到激发态，再从激发态回到基态发光（过程2）. 此时为长余辉发光.图2 双光子吸收模型图3 位移坐标模型1.1.4 隧穿效应模型1981年PHAEDON等［12］对硅酸锌（Zn2SiO4∶Mn2+）发光机理进行研究，1982年CHANG等［13］对氟溴化钡（BaFBr∶Eu2+）光致发光现象进行解释，两人根据测试结果都提出了隧穿效应模型，如图4所示. 长余辉材料受到特定波长光激发时，处于基态的电子受激发而跃迁到激发态（过程1）. 处于激发态的电子通过隧穿效应被电子陷阱所捕获（过程2）. 当停止激发后，在热扰动的作用下，电子陷阱释放捕获的电子，这些电子通过隧穿效应返回到激发态（过程3）. 随后，由激发态返回到基态产生余辉现象（过程4）. 过程2和4中，电子被电子陷阱捕获和释放的过程都是通过隧穿效应完成的，所以过程1，2，3和4被称作全程隧穿. 而另一种情况为，基态的电子受到激发后直接跃迁到导带（过程1’），并由导带直接被电子陷阱所捕获，完成发光（过程2’）. 过程1’，2’和4称为半程隧穿.图4 隧穿效应模型1.1.5 空穴转移模型如图5所示，该模型也被称为Matsuzawa模型. MATSUZAWA等［6］于1996年发现铝酸锶盐（SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+）具有良好的长余辉发光性能后，基于ABBRUSCATO［14］相关研究的成果建立了该模型. 在紫外灯照射时，价带电子受到激发产生跃迁，并被Eu2+所俘获，Eu2+得到电子变为Eu+. 而价带中带正电的空穴与Dy3+结合，使Dy3+失去电子变成Dy4+. 当照射停止后，这些Dy4+极不稳定，在热扰动作用下，会释放所俘获的空穴进入价带，而自身变成稳定的Dy3+. 空穴回归到激发态附近并被Eu+所俘获，Eu+失去电子成为Eu2+，而空穴和电子进行复合，从而产生了余辉现象. 空穴转移模型被广泛地用于解释长余辉材料的发光现象，有助于更好地理解长余辉材料的发光机理，从而更好地控制其发光性能.1 长余辉材料概述长余辉材料是一种具有荧光持久性的材料，能够在光源照射停止后持续发光. 其特点包括较长的发光时间、高发光强度、环境适应性和耐久性. 长余辉材料的应用范围广泛，包括发光路面、应急出口标识、航空和航海导航等领域［6-7］.1.1 基本原理1.1.1 空穴、电子共传输模型空穴、电子共传输模型示意图如图1所示，当激发光对基质进行激发时，激发能量（Eex）大于材料带隙（Eg），价带（VB）和导带（CB）将分别产生自由电子（Free hole）和自由空穴（Free electron）. 自由电子和自由空穴各自中的一部分会回到发光中心，产生发射光. 自由电子中的另一部分会通过导带被电子空穴（e-trap）所捕获，光停止激发后，在热扰动环境下会释放出捕获的电子，并通过导带进入发光中心. 自由空穴被空穴陷阱（h-trap）所捕获，停止激发后，在热扰动下，空穴陷阱将空穴释放，并通过价带进入发光中心. 这些位于发光中心的电子和空穴进行复合，同时释放能量（hv）产生余辉发光，从而实现长余辉材料的发光性能调控.图1 空穴、电子共传输模型1.1.2 双光子吸收模型双光子吸收模型如图2所示，是由AITASALO等［8-9］在研究碱土铝酸盐（MAl2O4∶Eu2+，Re3+）（M表示Ca和Sr，Re表示Dy和Nd）长余辉材料时提出的. 其过程为：当受到激发时，处于价带的电子被深陷阱所捕获，处于深陷阱中的电子激发态吸收（ESA），将电子释放并被浅陷阱所捕获. 在热扰动的条件下（KT），浅陷阱中电子被释放并转移到电子陷阱氧空位（VO），而停留在价带中的空穴则转移到空穴陷阱碱土金属离子空位（VM）. 之后，电子和空穴进行无辐射的复合，复合产生的能量传递给Eu2+处于基态（8S7/2）的电子，电子受激发跃迁到激发态能级（4f65d）. 最后，电子由激发态（4f65d）回到基态（8S7/2），并产生长余辉.1.1.3 位移坐标模型位移坐标模型（图3）是LIU等［10］在ZHANG等［11］解释的掺Eu2+长余辉发光材料发光机理的基础上提出的. A表示基态，B表示激发态，C表示基质内的陷阱能级. 在一定波长光的照射下，处于基态的电子受到激发跃迁到激发态（过程1）；这些被激发的电子，有一部分会直接返回到基态与空穴复合，产生发光（过程2）. 而另一部分，则通过弛豫作用被基质内的电子陷阱所捕获（过程3）. 当激发停止时，电子陷阱会在热扰动作用下，将捕获的电子释放出来. 这些电子穿过势垒Er返回到激发态，再从激发态回到基态发光（过程2）. 此时为长余辉发光.图2 双光子吸收模型图3 位移坐标模型1.1.4 隧穿效应模型1981年PHAEDON等［12］对硅酸锌（Zn2SiO4∶Mn2+）发光机理进行研究，1982年CHANG等［13］对氟溴化钡（BaFBr∶Eu2+）光致发光现象进行解释，两人根据测试结果都提出了隧穿效应模型，如图4所示. 长余辉材料受到特定波长光激发时，处于基态的电子受激发而跃迁到激发态（过程1）. 处于激发态的电子通过隧穿效应被电子陷阱所捕获（过程2）. 当停止激发后，在热扰动的作用下，电子陷阱释放捕获的电子，这些电子通过隧穿效应返回到激发态（过程3）. 随后，由激发态返回到基态产生余辉现象（过程4）. 过程2和4中，电子被电子陷阱捕获和释放的过程都是通过隧穿效应完成的，所以过程1，2，3和4被称作全程隧穿. 而另一种情况为，基态的电子受到激发后直接跃迁到导带（过程1’），并由导带直接被电子陷阱所捕获，完成发光（过程2’）. 过程1’，2’和4称为半程隧穿.图4 隧穿效应模型1.1.5 空穴转移模型如图5所示，该模型也被称为Matsuzawa模型. MATSUZAWA等［6］于1996年发现铝酸锶盐（SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+）具有良好的长余辉发光性能后，基于ABBRUSCATO［14］相关研究的成果建立了该模型. 在紫外灯照射时，价带电子受到激发产生跃迁，并被Eu2+所俘获，Eu2+得到電子变为Eu+. 而价带中带正电的空穴与Dy3+结合，使Dy3+失去电子变成Dy4+. 当照射停止后，这些Dy4+极不稳定，在热扰动作用下，会释放所俘获的空穴进入价带，而自身变成稳定的Dy3+. 空穴回归到激发态附近并被Eu+所俘获，Eu+失去电子成为Eu2+，而空穴和电子进行复合，从而产生了余辉现象. 空穴转移模型被广泛地用于解释长余辉材料的发光现象，有助于更好地理解长余辉材料的发光机理，从而更好地控制其发光性能.1 长余辉材料概述长余辉材料是一种具有荧光持久性的材料，能够在光源照射停止后持续发光. 其特点包括较长的发光时间、高发光强度、环境适应性和耐久性. 长余辉材料的应用范围广泛，包括发光路面、应急出口标识、航空和航海导航等领域［6-7］.1.1 基本原理1.1.1 空穴、电子共传输模型空穴、电子共传输模型示意图如图1所示，当激发光对基质进行激发时，激发能量（Eex）大于材料带隙（Eg），价带（VB）和导带（CB）将分别产生自由电子（Free hole）和自由空穴（Free electron）. 自由电子和自由空穴各自中的一部分会回到发光中心，产生发射光. 自由电子中的另一部分会通过导带被电子空穴（e-trap）所捕获，光停止激发后，在热扰动环境下会释放出捕获的电子，并通过导带进入发光中心. 自由空穴被空穴陷阱（h-trap）所捕获，停止激发后，在热扰动下，空穴陷阱将空穴释放，并通过价带进入发光中心. 这些位于发光中心的电子和空穴进行复合，同时释放能量（hv）产生余辉发光，从而实现长余辉材料的发光性能调控.图1 空穴、电子共传输模型1.1.2 双光子吸收模型双光子吸收模型如图2所示，是由AITASALO等［8-9］在研究碱土铝酸盐（MAl2O4∶Eu2+，Re3+）（M表示Ca和Sr，Re表示Dy和Nd）长余辉材料时提出的. 其过程为：当受到激发时，处于价带的电子被深陷阱所捕获，处于深陷阱中的电子激发态吸收（ESA），将电子释放并被浅陷阱所捕获. 在热扰动的条件下（KT），浅陷阱中电子被释放并转移到电子陷阱氧空位（VO），而停留在价带中的空穴则转移到空穴陷阱碱土金属离子空位（VM）. 之后，电子和空穴进行无辐射的复合，复合产生的能量传递给Eu2+处于基态（8S7/2）的电子，电子受激发跃迁到激发态能级（4f65d）. 最后，电子由激发态（4f65d）回到基态（8S7/2），并产生长余辉.1.1.3 位移坐标模型位移坐标模型（图3）是LIU等［10］在ZHANG等［11］解释的掺Eu2+长余辉发光材料发光机理的基础上提出的. A表示基态，B表示激发态，C表示基质内的陷阱能级. 在一定波长光的照射下，处于基态的电子受到激发跃迁到激发态（过程1）；这些被激发的电子，有一部分会直接返回到基态与空穴复合，产生发光（过程2）. 而另一部分，则通过弛豫作用被基质内的电子陷阱所捕获（过程3）. 当激发停止时，电子陷阱会在热扰动作用下，将捕获的电子释放出来. 这些电子穿过势垒Er返回到激发态，再从激发态回到基态发光（过程2）. 此时为长余辉发光.图2 双光子吸收模型圖3 位移坐标模型1.1.4 隧穿效应模型1981年PHAEDON等［12］对硅酸锌（Zn2SiO4∶Mn2+）发光机理进行研究，1982年CHANG等［13］对氟溴化钡（BaFBr∶Eu2+）光致发光现象进行解释，两人根据测试结果都提出了隧穿效应模型，如图4所示. 长余辉材料受到特定波长光激发时，处于基态的电子受激发而跃迁到激发态（过程1）. 处于激发态的电子通过隧穿效应被电子陷阱所捕获（过程2）. 当停止激发后，在热扰动的作用下，电子陷阱释放捕获的电子，这些电子通过隧穿效应返回到激发态（过程3）. 随后，由激发态返回到基态产生余辉现象（过程4）. 过程2和4中，电子被电子陷阱捕获和释放的过程都是通过隧穿效应完成的，所以过程1，2，3和4被称作全程隧穿. 而另一种情况为，基态的电子受到激发后直接跃迁到导带（过程1’），并由导带直接被电子陷阱所捕获，完成发光（过程2’）. 过程1’，2’和4称为半程隧穿.图4 隧穿效应模型1.1.5 空穴转移模型如图5所示，该模型也被称为Matsuzawa模型. MATSUZAWA等［6］于1996年发现铝酸锶盐（SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+）具有良好的长余辉发光性能后，基于ABBRUSCATO［14］相关研究的成果建立了该模型. 在紫外灯照射时，价带电子受到激发产生跃迁，并被Eu2+所俘获，Eu2+得到电子变为Eu+. 而价带中带正电的空穴与Dy3+结合，使Dy3+失去电子变成Dy4+. 当照射停止后，这些Dy4+极不稳定，在热扰动作用下，会释放所俘获的空穴进入价带，而自身变成稳定的Dy3+. 空穴回归到激发态附近并被Eu+所俘获，Eu+失去电子成为Eu2+，而空穴和电子进行复合，从而产生了余辉现象. 空穴转移模型被广泛地用于解释长余辉材料的发光现象，有助于更好地理解长余辉材料的发光机理，从而更好地控制其发光性能.1 长余辉材料概述长余辉材料是一种具有荧光持久性的材料，能够在光源照射停止后持续发光. 其特点包括较长的发光时间、高发光强度、环境适应性和耐久性. 长余辉材料的应用范围广泛，包括发光路面、应急出口标识、航空和航海导航等领域［6-7］.1.1 基本原理1.1.1 空穴、电子共传输模型空穴、电子共传输模型示意图如图1所示，当激发光对基质进行激发时，激发能量（Eex）大于材料带隙（Eg），价带（VB）和导带（CB）将分别产生自由电子（Free hole）和自由空穴（Free electron）. 自由电子和自由空穴各自中的一部分会回到发光中心，产生发射光. 自由电子中的另一部分会通过导带被电子空穴（e-trap）所捕获，光停止激发后，在热扰动环境下会释放出捕获的电子，并通过导带进入发光中心. 自由空穴被空穴陷阱（h-trap）所捕获，停止激发后，在热扰动下，空穴陷阱将空穴释放，并通过价带进入发光中心. 这些位于发光中心的电子和空穴进行复合，同时释放能量（hv）产生余辉发光，从而实现长余辉材料的发光性能调控.图1 空穴、电子共传输模型1.1.2 双光子吸收模型双光子吸收模型如图2所示，是由AITASALO等［8-9］在研究碱土铝酸盐（MAl2O4∶Eu2+，Re3+）（M表示Ca和Sr，Re表示Dy和Nd）长余辉材料时提出的. 其过程为：当受到激发时，处于价带的电子被深陷阱所捕获，处于深陷阱中的电子激发态吸收（ESA），将电子释放并被浅陷阱所捕获. 在热扰动的条件下（KT），浅陷阱中电子被释放并转移到电子陷阱氧空位（VO），而停留在价带中的空穴则转移到空穴陷阱碱土金属离子空位（VM）. 之后，电子和空穴进行无辐射的复合，复合产生的能量传递给Eu2+处于基态（8S7/2）的电子，电子受激发跃迁到激发态能级（4f65d）. 最后，电子由激发态（4f65d）回到基态（8S7/2），并产生长余辉.1.1.3 位移坐标模型位移坐标模型（图3）是LIU等［10］在ZHANG等［11］解释的掺Eu2+长余辉发光材料发光机理的基础上提出的. A表示基态，B表示激发态，C表示基质内的陷阱能级. 在一定波长光的照射下，处于基态的电子受到激发跃迁到激发态（过程1）；这些被激发的电子，有一部分会直接返回到基态与空穴复合，产生发光（过程2）. 而另一部分，则通过弛豫作用被基质内的电子陷阱所捕获（过程3）. 当激发停止时，电子陷阱会在热扰动作用下，将捕获的电子释放出来. 这些电子穿过势垒Er返回到激发态，再从激发态回到基态发光（过程2）. 此时为长余辉发光.图2 双光子吸收模型图3 位移坐标模型1.1.4 隧穿效应模型1981年PHAEDON等［12］对硅酸锌（Zn2SiO4∶Mn2+）发光机理进行研究，1982年CHANG等［13］对氟溴化钡（BaFBr∶Eu2+）光致发光現象进行解释，两人根据测试结果都提出了隧穿效应模型，如图4所示. 长余辉材料受到特定波长光激发时，处于基态的电子受激发而跃迁到激发态（过程1）. 处于激发态的电子通过隧穿效应被电子陷阱所捕获（过程2）. 当停止激发后，在热扰动的作用下，电子陷阱释放捕获的电子，这些电子通过隧穿效应返回到激发态（过程3）. 随后，由激发态返回到基态产生余辉现象（过程4）. 过程2和4中，电子被电子陷阱捕获和释放的过程都是通过隧穿效应完成的，所以过程1，2，3和4被称作全程隧穿. 而另一种情况为，基态的电子受到激发后直接跃迁到导带（过程1’），并由导带直接被电子陷阱所捕获，完成发光（过程2’）. 过程1’，2’和4称为半程隧穿.图4 隧穿效应模型1.1.5 空穴转移模型如图5所示，该模型也被称为Matsuzawa模型. MATSUZAWA等［6］于1996年发现铝酸锶盐（SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+）具有良好的长余辉发光性能后，基于ABBRUSCATO［14］相关研究的成果建立了该模型. 在紫外灯照射时，价带电子受到激发产生跃迁，并被Eu2+所俘获，Eu2+得到电子变为Eu+. 而价带中带正电的空穴与Dy3+结合，使Dy3+失去电子变成Dy4+. 当照射停止后，这些Dy4+极不稳定，在热扰动作用下，会释放所俘获的空穴进入价带，而自身变成稳定的Dy3+. 空穴回归到激发态附近并被Eu+所俘获，Eu+失去电子成为。

共沉淀法制备超细长余辉发光材料铝酸锶铕镝的研究一、研究背景你们知道吗，现在的显示屏、夜光材料、甚至是一些高科技设备里的发光材料，几乎都离不开铝酸锶这玩意儿。

别看它名字一长，看起来高大上，实际它是一个很厉害的发光材料，特别是在制造余辉发光材料方面。

什么是余辉发光？通俗点说，就是你关了灯，材料还能继续发光一段时间，给你一种“发光不止”的感觉。

就像你在黑夜里看见一些东西还会闪闪发亮一样，这种现象就是余辉发光。

要达到这种效果，铝酸锶跟一些稀土元素配合，尤其是铕（Eu）和镝（Dy），简直就是一对黄金搭档。

铕负责发光，镝则增强材料的稳定性。

所以，今天我们就要聊聊如何通过共沉淀法来制作超细长的铝酸锶铕镝余辉发光材料。

听起来很复杂对吧？不过不用担心，咱们慢慢来，一点一点解开这个谜团。

二、共沉淀法简介共沉淀法这个名字一听就有点儿技术感，难道是“高大上”才懂的东西？其实也不尽然。

简单来说，共沉淀法就是在溶液中把目标物质通过化学反应“沉淀”下来。

就像是咱们做实验时，化学反应会让某些物质突然从溶液中变成固体沉淀，堆积到底部。

通过这个方法，可以控制材料的形态、大小、甚至是结构。

这就像是你在做蛋糕，用不同的配料、不同的温度去调配，最后的蛋糕味道和形态就完全不一样。

共沉淀法可以让我们在控制条件下，获得超细长的铝酸锶铕镝复合材料，这样的材料不仅能提高发光效率，还能增加它们的使用寿命，简直是“物尽其用”啊！三、制备过程说了那么多，接下来咱们聊聊具体怎么操作。

先来一剂魔法汤底，什么是魔法汤呢？就是含有铝、锶、铕和镝的溶液。

你可以把铝盐、锶盐、铕盐、镝盐溶解到水中，搅拌均匀。

这里要注意，盐的浓度和比例可得精准点，稍有差池，发光效果就不一样，得小心翼翼。

然后，加入适量的沉淀剂，比如氨水、氢氧化钠之类的，控制pH值，让这些金属盐变成沉淀。

这就像做菜，你放入调料的时候，味道可得控制得刚刚好。

沉淀出来的物质就是我们要的铝酸锶铕镝前驱体了。

别急，接下来还有一招。

对人眼敏感的黄色及青色长余辉材料的设计及性能研究对人眼敏感的黄色及青色长余辉材料的设计及性能研究近年来，长余辉材料在照明、安全标识等领域得到了广泛应用。

长余辉材料能够在光照条件改变后仍然继续发光，这种持久发光的特性使其成为了一种理想的照明和标识材料。

然而，在人眼敏感度方面存在着差异，黄色和青色的长余辉材料相对于其他颜色更能引起人眼的敏感，因此，设计和研发对人眼敏感的黄色及青色长余辉材料具有重要意义。

设计和研发对人眼敏感的黄色及青色长余辉材料的首要任务是寻找合适的荧光材料。

荧光材料的选择对于长余辉效果起着关键作用。

现有的一些荧光材料已经被应用于长余辉材料的制备中，如碳点、氧化锌和氧化硅等。

这些荧光材料的特殊能量能够使得发光持续时间更长，并且能够在不同环境光照条件下保持较高的可见度。

在黄色及青色长余辉材料的设计中，荧光材料在发光波长和适宜浓度上需要进行优化，以获得更好的发光性能。

为了提高对人眼的敏感度，优化材料中的能带结构成为关键。

能带结构是决定材料能否在激发后产生可见光的关键因素。

在黄色及青色长余辉材料的设计中，通过调节荧光材料的带隙结构，将能量转化为可见光的比例提高到最大，从而提高对人眼的敏感度。

除了荧光材料的选择和能带结构的优化，长余辉材料的发光性能也需要进一步改善。

增加材料中的发光中心可以提高发光效率和发光强度，从而使得长余辉材料在光照变化后发出更强的辐射。

此外，通过精细调控材料的微观结构，如晶格缺陷和晶粒尺寸等，也可以进一步提高发光性能。

当然，对人眼敏感的黄色及青色长余辉材料的设计和性能研究仍然面临一些挑战。

首先，与荧光材料的选择和能带结构优化密切相关的是如何将这些荧光材料制备成长余辉材料的工艺问题。

其次，长余辉材料在各种环境条件下都需要保持良好的发光特性，因此，对材料的稳定性和耐久性也需要进行深入研究。

综上所述，对人眼敏感的黄色及青色长余辉材料的设计及性能研究具有重要意义。

通过优化发光材料的选择、能带结构、发光中心和微观结构等因素，可以进一步提高余辉材料的发光性能。