长余辉发光材料研究进展

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。

稀土离子掺杂铝酸盐长余辉发光材料的研究进展Ξ武秀兰,任　强,王　莹(陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西　咸阳　712081)摘要:综述了长余辉发光材料的国内外研究进展,并以稀土离子激活的铝酸盐体系为例,从发光机理、合成方法和研究现状等方面进行了全面的分析。

特别对飞秒激光诱导下的长余辉发光玻璃的研究情况进行了详细介绍,对发展前景和研究方向进行了展望。

关键词:长余辉;稀土离子;发光机理;飞秒激光;诱导结构中图分类号:T Q171.73+9 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2003)06-0053-05Progress in Study on R are-E arth Ion Doped Aluminate Long-Lasting Phosphorescent MaterialWU Xiuνlan,REN Qiang,WANG Ying(Material Science and Engineering C ollege,Shaanxi Universityof Science&T echnology,X ianyang712081,China)Abstract:This paper reviews progress in study on long-lasting phosphorescent material at home andabroad.A detailed analysis of the phosphorescence mechanism,methods of synthesis and current status ofresearch is given by taking the aluminates activated by rare-earth ion as an exam ple,especially for theresearch of the femtosecond laser-induced long-lasting phosphorescent material.The further researchitems and developmental prospects of the materials were proposed.K ey w ords:Long-lasting;Rare-earth ion;Phosphorescence mechanism;Femtosecond laser;Induced-structure1　前言长余辉发光是指当激发光源切断后能持续发光的现象。

长余辉发光材料摘要：玻璃是一种均匀透明的介质，易于制成各种形状的制品，如大尺寸平板和纤维等。

长余辉发光玻璃以其独特的透明性，不仅可用于多晶粉体所应用的各个领域，在激光、光学放大器、光通讯、储能和显示等光电子高技术领域有潜在的应用价值。

由于玻璃的网络结构是近程有序而长程无序，稀土离子在玻璃中的掺杂量可相对较高，因此，玻璃成为一种良好的长余辉发光材料。

本文从发展进程、制备方法、发光机理等方面综述了稀土长余辉发光玻璃在国内的研究现状，并对稀土长余辉发光玻璃存在的问题和发展方向进行了探讨。

关键字：稀土发光玻璃；长余辉；制备方法；发光机理引言长余辉现象俗称夜光现象，在古代就已被人们发现，如夜明珠、夜光璧．发光物质在激发停止后发射的光称为余辉．一般将余辉短的发光材料称为荧光材料，而把余辉长的称为磷光材料．从发光过程讲，激发能直接(或经过能量传递)转化成发射光的称为荧光，而激发能经过储存然后转化成发射光的称为磷光．长余辉磷光材料通常也称为长余辉发光材料，是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光时间在20min以上的材料．近几年来，长余辉材料的形态已经从多晶粉末扩张到单晶、薄膜、陶瓷、玻璃等等．晶体材料很难以单晶形式制成足够大的平板，其应用领域也就受到了一定的限制．由于均匀、透明、易于加工成各种形状，而且可以进行较高浓度的掺杂，因此玻璃成为长余辉发光材料的良好基质材料，玻璃态的长余辉发光材料可以开拓更加广阔的新的应用领域，如可以应用于激光、光学放大器、光通讯、储能和显示等诸多领域[1]．本文从发展进程和我国研究现状、制备方法、发光机理等方面对稀土长余辉发光玻璃进行了详细介绍，并对目前存在的问题和发展前景进行了展望。

1.研究背景长余辉发光材料是一种光致发光材料，是研巧和应用最早的发光材料之一。

许多身具有长余辉发光特性的天然矿石可被用于制作＂夜光杯＂和＂夜光珠＂等物品。

我国盛唐时期的诗人王翰曾在《琼州词》中写过诗句＂葡萄美酒夜光杯＂。

长余辉发光釉的研究现状作者：曾凡文来源：《佛山陶瓷》2014年第11期摘要：本文主要概述了长余辉发光釉的制备方法，以及国内外长余辉发光釉的研究现状，并对长余辉发光釉的发展进行了展望。

到目前为止，发光釉已研究了近30年，虽取得了一些重要成果，但其研究进展远远滞后于发光粉的研究。

从目前来说，现有的发光釉的烧成温度较低，多用于陶质砖和炻质砖上，很少能运用于瓷质砖上。

同时，现有的发光釉的发光颜色单一，无法在砖面上形成色彩丰富的发光效果，因此有待进一步的深入研究。

关键词：长余辉发光釉；国内外现状；研究；进展1 引言近年来，随着人们生活水平的提高，对自身的工作生活环境有着越来越高的要求，对各种大型建筑的紧急照明、安全逃生系统的要求也越来越高。

目前，一般居室和办公室中都会铺贴有图案色彩多样的瓷砖以作装饰；若瓷砖能够在黑暗环境下发光，则建筑的紧急照明水平就能得到极大的改善。

这样，越来越多的研究者开始关注发光釉，并投入大量的精力来研究高质量的陶瓷发光釉。

长余辉发光粉是一种光致发光材料，其在日光和长波紫外线等光源的短时间照射后，可在很长一段时间内持续发光。

因此，研究者很自然地想到了将长余辉发光粉和普通釉料相结合，从而研制出各种长余辉发光釉。

当长余辉发光釉施于坯体上，并一起烧成后，长余辉发光粉就分散于釉层中，可吸收光能，导致釉表面发光[1-3]。

2 发光釉的制备方法发光釉由发光粉、基础釉及添加剂等成份组成。

发光粉包括荧光基质和激活剂。

发光釉的制备方法包括以下三种[4]：1）将荧光基质、激活剂和基础釉一起烧成。

此种方法要求严格，由于荧光基质容易与基础釉发生反应，而激活剂的用量过大时会使荧光猝灭。

因此必须兼顾发光粉和基础釉的烧成工艺，同时，也必须控制激活剂的用量。

目前，此方法制备的发光粉已实现量产。

2）将荧光基质和激活剂合成的发光粉与基础釉一起烧成。

此种方法仅需考虑发光粉与基础釉的相容性问题，因此，适用于大规模工业生产。

摘要长余辉发光材料是一种具有非常重要应用前景的发光材料。

其中，Pr~(3+)掺杂红色长余辉发光材料具有较高的发光强度、长的余辉时间和较高的稳定性等优点，在照明、显示、生物医学、安防等领域中具有广泛的应用价值。

本文综述了Pr~(3+)掺杂红色长余辉发光材料的研究进展，主要包括材料的合成方法、结构与性能的关系、发光机理以及其应用方面的研究进展等方面。

通过对Pr~(3+)掺杂红色长余辉发光材料的研究进展进行详细的阐述，对该类材料的研究和应用有较好的推动作用。

关键词：长余辉发光、Pr~(3+)、合成方法、结构与性能、发光机理、应用AbstractLong afterglow luminescent material is a kind of luminescent material with very important application prospect. Among them, Pr~(3+) doped red long afterglow luminescent materials have the advantages of high luminescence intensity, long afterglow time and high stability, etc., which have wide application value in lighting, display, biomedical, security and other fields. This paper reviews the research progress of Pr~(3+) doped red long afterglow luminescent materials, including the synthesis methods, the relationship between structure and properties, luminescent mechanism and the research progress in application. Through the detailed explanation of the research progress of Pr~(3+) doped red long afterglow luminescent materials, it can promote the research and application of this kind of materials.Keywords: long afterglow luminescence, Pr~(3+), synthesis methods, structure and properties, luminescent mechanism, application.一、绪论近年来，长余辉发光材料已经成为了新型发光材料领域内的热门研究方向，得到了学术界和工业界的广泛关注。

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。

长余辉发光材料研究进展吕艳玲【摘要】概述了长余辉发光材料的研究进展.首先介绍了长余辉发光材料常见的分类和研究的历史进程,包括硫化物长余辉材料、铝酸盐长余辉材料及硅酸盐长余辉材料.其次概括了常见的长余辉材料制备方法,包括高温固相反应法、燃烧法、溶胶凝胶法、共沉淀法、水热合成法、微波法等.最后给出了红色长余辉发光材料发光强度的提高是今后的发展方向之一.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)018【总页数】2页(P6-7)【关键词】长余辉;发光;制备【作者】吕艳玲【作者单位】国家知识产权局专利局材料发明审查部,北京 100088【正文语种】中文【中图分类】O433.4Abstract: The development of long afterglow phosphors was reviewed. The common classification and research progress on long afterglow phosphors were introduced, including long persistence materials of sulfides, long afterglow phosphors of aluminates and long afterglow phosphors. The preparation methods of common long afterglow materials weresummarized, including high temperature solid phase reaction, combustion, sol-gel, coprecipitation, hydrothermal synthesis, microwave, and so on. The improvement of luminous intensity of red long afterglow phosphors was one of the developing directions in the future.Key words: long afterglow; phosphor; preparation长余辉发光材料是研究和应用最早的发光材料，自20世纪初被发现以来，由于其特殊的发光效果，引起了人们的关注[1]。

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。

长余辉发光材料的表面改性所谓长余辉发光材料即磷光材料, 是指发光材料在激发停止后,发光不会立即消失, 而是持续较长时间(几秒几分几小时甚至更长)的发光现象。

古有“夜明珠”“夜光壁”盛传,今有人们熟知的“夜光表”等等,有的是天然含有或人工掺入放射性元素(如Ra , Pm ) , 以其蜕变时的辐射为激发源而发光,称为永久发光；有的则是将白天吸收的日光存储起来, 夜里释放而产生余辉光，不需另加激发源,故有“自发光”之称，既节能又益环保。

1．长余辉发光材料的研究现状及进展从长余辉现象的发现,到21世纪初大约10多年间,长余辉材料发展大致可分为三代：第一代是硫化物，如碱土硫化物，硫化锌。

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,其最大缺点是不耐紫外线,在紫外线照射下会逐渐发黑,极大地限制了其使用范围。

第二代是铝酸盐体系，铝酸盐发光材料因为其优良的长余辉特性受到普遍关注。

铝酸盐体系长余辉发光材料的突出特点是：余辉亮度高，时间长，化学稳定性好，光稳定性好。

缺点是：遇水不稳定，需要在颗粒表面进行物理化学修饰，发光颜色不丰富。

第三代是以硅酸盐为基质的长余辉材料，它是以硅酸盐为基质,采用稀土离子等作为激活剂。

它有诸多优点，如化学稳定性好,耐水性强，扩展材料发光颜色范围，更重要的时硅酸盐体系蓄光型发光材料的应用特性优良。

2. 长余辉发光材料的表面改性表面改性一般有无机包膜，有机包膜，表面活性剂处理三种主要的方法，本文主要浅谈有机包膜这个方法。

2.1 硅烷偶联剂对长余辉发光材料的表面改性硅烷偶联剂是有机包膜中常用的一种方法。

研究表明:硅烷偶联剂的分子结构、用量、水解温度和pH值等因素对其后续的水解缩聚过程均会产生较大影响，其中pH 值的影响尤为显著。

本次用硅烷偶联剂YDH-570，选择在强酸条件下对发光材料表面进行改性，系统研究了该条件下不同pH值改性对表面组成、形貌和发光性能的影响，获得一种有机包覆层结构，可提高发光材料在非极性树脂中的分散性和相容性。

红色长余辉材料的制备及研究的开题报告题目：红色长余辉材料的制备及研究一、研究背景长余辉材料是一种重要的发光材料，在生活和工业中有着广泛的应用。

其中，红色长余辉材料在LED显示、照明及生物医学中具有重要意义。

目前，业界关于红色长余辉颜色可控及长余辉时间长短等问题仍需深入研究。

二、研究目的本研究旨在制备一种红色长余辉材料并探究其光致发光机理。

希望通过本研究的实验，开发出高亮度、长余辉时间、颜色可控的红色长余辉材料。

三、研究内容1. 选择合适的荧光材料与稀土离子，制备样品中的长余辉荧光材料。

2. 对制备的样品进行光谱测试，分析荧光材料的荧光特性。

3. 通过控制现有制备方法和调整反应条件，改善荧光材料的荧光性能，提高其长余辉亮度和时间。

4. 通过表征方法（如TEM、XRD等），分析样品在制备过程中的微观形态和晶体结构，探究其光致发光机理。

四、研究意义1. 通过本研究的实验，制备出高亮度、长余辉时间、颜色可控的红色长余辉材料，有望在LED显示、照明及生物医学等领域替代现有的发光材料，紧跟全球照明产业的节能、环保、高效的趋势。

2. 通过探究红色长余辉材料的光致发光机理，能够为该材料的应用研究提供新思路，并推动长余辉发光谱领域的深入发展。

五、研究方法本研究主要采用溶胶-凝胶法和共沉淀法制备红色长余辉材料，并通过表征方法（如TEM、XRD等）对样品进行形态结构及光学性能分析，探究其光致发光机理。

六、预期结果1. 成功制备出红色长余辉材料，并调整制备方法以改善其荧光性能，提高其长余辉亮度和时间。

2. 通过光谱测试及表征方法分析样品的荧光特性、结构特征及光致发光机理等，为该材料的应用研究提供新思路。

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。

稀土离子（Eu2+）激发的铝酸盐长余辉发光材料的研究进展07化四钟国莉20072401175摘要介绍了稀土离子（Eu2+）激发的铝酸盐长余辉发光材料的发光机理、制备方法、应用进行介绍，展望其发展前景。

关键词长余辉铝酸盐制备方法稀土离子（Eu2+）Abstract Describes the rare-earth ions （Eu2+）excited aluminate long afterglow luminescent material of the light-emitting mechanism, preparation methods, application presentations, prospects of its development prospects.Key words Afterglow Aluminate Preparation Rare-earth ions（Eu2+）引言发光材料是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。

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20分钟以上的发光材料。

最早研究和应用的长余辉发光材料是硫化物类发光体，主要是ZnS和CaS体系。

但由于余辉时间短（一般为20~30分钟），发光亮度低，化学性质不稳定，暴露于自然界容易分解，因此其应用受到很大限制。

此外，在有些应用为了提高亮度及增加发光寿命，在其中掺入3H、147Pm等放射性物质，这必然会对人体造成危害。

从安全以及环境保护出发，人们需要开发长余辉、高亮度、粉体性能稳定、无放射性的新型高效发光材料。

铝酸盐长余辉发光材料正是符合人们这一要求的新型发光材料。

对铝酸盐发光体系的研究主要从20世纪六七十年代开始，当初主要应用于荧光灯和阴极射线管方面。

随后人们又发现了该类发光材料的长余辉特性，并开始对其进行系统的研究。

以稀土离子为激活剂，碱土铝酸盐为基质的发光体系占据了长余辉材料的主流地位。

国内硅酸盐长余辉发光材料的制备与研究展望摘要光—世界因此而绚丽多彩。

发光材料的开发与应用正深刻而美好的改变着我们的生活。

作为固体发光材料中很重要的一类，长余辉发光材料的研究早在19世纪70年代就己经开始。

随着社会的发展与进步，对这类材料的发光性能要求也不断提高。

20世纪90年代制备出的新一代长余辉发光材料因具备更佳的发光性能而倍受关注，一直是研究的热点。

目前，研究主要集中在铝酸盐体系，对硅酸盐体系的研究较少。

而硅酸盐体系化学性质较铝酸盐体系稳定，具有更好的适应性，但硅酸盐体系的发光性能尚未达到铝酸盐体系水平，进一步提高硅酸盐体系的发光性能，还需做更深入的工作。

本文综述了长余辉材料的发展、现状，着重阐述了硅酸盐长余辉发光材料的发展、现状、制备方法和应用前景。

关键词：硅酸盐；长余辉；发光材料；合成方法；展望AbstractIt is light that the world is flowery and colorized．The research and applications of luminescent materials have changed our lives importantly and admirably.As one of the most important state luminescent materials，the long after glow phosphors had been researched as early as 70s of 19 century．With the development and progress of society，the requirement of these materials is boosting．In 1990s，the new long afterglow phosphors were synthesized，and were attended especially because of their better luminescence properties．At present the research is focused more on the system of aluminate than silicate．The silicate is more stable than the aluminate，and have better adaptable，but its luminescence properties do not achieve aluminates．There a lot of work must be done for improving the luminescence properties of silicate．In this paper，the current situation，development，characteristic of phosphors，preparation and application prospect of silicate long afterglow luminescent materials were summarized．Keywords：silicate；long afterglow；luminescent materials；synthesis methods；prospect目录摘要 (i)Abstract .......................................................................................................................... i i1 引言 (1)2 硅酸盐系长余辉发光材料研究动态 (1)2.1 二元硅酸盐体系 (1)2.2 三元硅酸盐体系 (2)3 硅酸盐系长余辉发光材料的制备 (3)3.1 高温固相法 (3)3.2 溶胶－凝胶法 (4)3.3 燃烧法 (4)3.4 共沉淀法 (5)3.5 微波合成法 (5)4 硅酸盐长余辉发光材料的研究展望 (6)[参考文献] (7)致谢 (10)1引言硅酸盐系长余辉光致发光材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，其发光颜色与铝酸盐系长余辉发光材料可以互补，且在某些行业如陶瓷行业应用好于其它类长余辉发光材料[1]，是一类极有前途的新型长余辉光致发光材料，在建筑装潢、交通运输、军事设施、消防应急、日用消费品等领域得到了广泛应用。

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。