长余辉材料的种类,性质和应用汇总
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有机室温长余辉材料 大家有没有听说过有机室温长余辉材料呀?这可是一种超有趣的东西呢!今天就来跟大家好好聊聊它。
一、什么是有机室温长余辉材料。 有机室温长余辉材料呀,简单来说,就是在室温条件下,撤去激发光源后,还能持续发光一段时间的有机材料。想象一下,就好像是一群小小的发光“小精灵”,即使光源不在了,它们还能自己闪耀一会儿。这种材料和我们常见的一些发光材料不太一样哦,它具有独特的发光特性,在很多领域都有着巨大的潜力。
二、有机室温长余辉材料的发光原理。 这些“小精灵”发光的原理其实还挺复杂的呢。一般来说,当有机室温长余辉材料受到外界光源的激发时,它内部的分子会吸收能量,然后从基态跃迁到激发态。当激发光源撤去后,处于激发态的分子会逐渐回到基态,在这个过程中就会释放出能量,以光的形式表现出来,这就是我们看到的余辉现象啦。就像是给“小精灵”们充满了电,然后它们慢慢地把电释放出来,变成了美丽的光芒。
三、有机室温长余辉材料的应用。 1. 生物成像领域。 在生物成像方面,有机室温长余辉材料可是大显身手呢。由于它在撤去激发光源后还能持续发光,所以可以避免生物体内自身荧光的干扰,让成像更加清晰准确。比如说,科学家们可以利用这种材料来标记细胞或者生物分子,然后通过观察余辉来研究它们在生物体内的分布和运动情况,就像是给这些微小的生物结构装上了一个个小夜灯,让我们能更好地看清它们的“行踪”。
2. 信息存储领域。 它还可以用于信息存储哦。想象一下,我们可以把信息编码到有机室温长余辉材料的发光状态中,通过控制材料的发光时间、强度等参数来存储不同的信息。而且,由于余辉可以在一定时间内持续存在,即使没有外部电源,信息也能暂时保存下来。这就好比是给信息找到了一个小小的“保险箱”,让它们在需要的时候能够随时被读取。
3. 防伪领域。 在防伪方面,有机室温长余辉材料也是一把“好手”。商家可以把这种材料添加到产品的包装或者标识中,当用特定的光源激发后,材料会发出独特的余辉,消费者通过观察余辉的特征就能判断产品的真伪。这就像是给产品贴上了一个只有“自己人”才知道的特殊标签,让假冒伪劣产品无处遁形。
长余辉发光材料碱土金属与发光材料碱土金属是指周期表中第2A族的元素,包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。
这些元素具有低密度、低熔点和良好的导电性等特点,因此在许多领域都有广泛应用。
其中,钙、锶和钡等碱土金属元素及其化合物在光学材料中被广泛运用。
这些元素能够吸收能量并发出特定的光线,从而产生发光现象。
利用这种特性,科学家们研究和开发了一种称为长余辉发光材料的新型材料。
铝硅酸盐作为基质铝硅酸盐是一类重要的无机非金属材料,具有良好的化学稳定性、热稳定性和机械强度。
它们由铝离子和硅酸根离子组成,并且可以与其他物质形成多种复合物。
铝硅酸盐在长余辉发光材料中起到了重要的作用。
它们可以作为基质,将碱土金属元素或其化合物包裹在内部,形成稳定的结构。
这种结构能够在外界激发下吸收能量,并在激发源消失后持续发光。
二价铕离子的发光机制二价铕离子(Eu2+)是一种常见的碱土金属离子,具有良好的发光性能。
它可以吸收紫外或蓝色光线,并在激发后发出红色或橙色的光。
二价铕离子的发光机制是基于电子跃迁。
当二价铕离子受到外界能量激发时,其内部电子会从基态跃迁到激发态。
随后,在电子重新回到基态时,会释放出特定波长的光线。
长余辉发光材料的应用长余辉发光材料由碱土金属和铝硅酸盐组成,并利用二价铕离子的特性实现持续发光。
这种材料具有广泛的应用前景。
发光标识和指示器长余辉发光材料可以被用作标识和指示器。
例如,在黑暗中,这种材料可以发出可见光,用于照明、标记和指示方向。
它们可以应用于安全标识、逃生指示灯等场景,提高人们在紧急情况下的安全性。
夜光涂料和夜光颜料长余辉发光材料还可以制成夜光涂料和夜光颜料。
这些涂料和颜料可以在白天吸收自然或人工光源的能量,在夜晚持续发出柔和的荧光。
它们被广泛应用于钟表、手机屏幕、开关按钮等产品上,提供方便的使用体验。
生物医学成像长余辉发光材料在生物医学成像中也有重要应用。
由于其具有稳定的发光性能和低毒性,这些材料可以作为荧光探针或荧光标记物,用于细胞成像、分子探测等领域。
长余辉光催化材料
长余辉光催化材料是一种新型的光催化材料。
它能够在可见光下响应,并且具有长余
辉时间,这使得其具有很高的光催化活性和稳定性。
该材料可以有效地去除水中的污染物,例如有机污染物和重金属离子等。
长余辉光催化材料是由两种不同的材料组成的:荧光固体和催化剂。
荧光固体通常是
稀土离子,如钇离子(Y3+)和镓离子(Ga3+)。
催化剂通常是金属氧化物,如二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)。
这些材料在制备时经过简单的混合,然后在高温下烧结而成。
长余辉光催化材料的工作原理是利用荧光固体的长余辉效应来增强催化剂的光催化性能。
在光照下,荧光固体会吸收光子,并将其激发到一个高能级状态。
当光子被吸收并跃
迁到较低的激发态时,荧光固体会发出光子,这就是所谓的荧光效应。
在短时间内,荧光
固体会发射出大量的光子,但是在长余辉时间内,荧光固体会继续发射光子,这就增强了
催化剂的光催化性能。
长余辉光催化材料已被广泛应用于水处理、空气净化和光催化合成等领域。
在水处理
方面,长余辉光催化材料可以去除水中的有机物、色素和微生物等污染物。
在空气净化方面,长余辉光催化材料可以去除有害气体,如NOx、SOx和甲醛等。
在光催化合成方面,长余辉光催化材料可以用于有机分子的合成和有机光化学反应等。
总的来说,长余辉光催化材料是一种非常有前途的光催化材料。
随着技术的不断发展
和应用的不断拓展,它将在环境保护、能源利用和化学合成等方面发挥越来越重要的作
用。
无机磷光长余辉材料
从化学角度来看,无机磷光长余辉材料通常是由氧化物、硫化物或氟化物等化合物构成的。
这些化合物中掺杂了稀土元素或其他特定的活性离子,通过能级结构的调控,实现了长余辉效应。
这些材料的制备方法多种多样,包括固相法、溶胶-凝胶法和沉淀法等,每种方法都会对材料的性能和结构产生影响。
从应用角度来看,无机磷光长余辉材料被广泛应用于夜光产品和安全标识中。
例如,夜光表盘可以在光照条件下吸收能量,在暗处持续发光,为人们提供时间的参考。
安全标识则可以在灾难发生时提供照明和指引,帮助人们疏散和逃生。
此外,这种材料还可以应用于环境监测、生物成像和光学通信等领域。
总的来说,无机磷光长余辉材料具有独特的发光性能和广泛的应用前景,对于提高夜间能见度和应急情况下的安全性起着重要作用。
未来随着材料科学和工程技术的发展,相信这类材料在更多领域会有更加广泛的应用和创新。
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。
文献综述稀土长余辉发光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的制备及性能研究一、前言长余辉发光材料属于光致发光材料的一种,发光持续时间较长,最长可达十几个小时,也称蓄光型发光材料、荧光粉等。
由于长余辉发光材料的余辉和温度特性,即使用环境温度变化时材料和制品的发光亮度会相应改变[1],因而,长余辉发光材料除被用做蓄光材料外,还可用作制备传感器的敏感材料。
近年来,长余辉发光材料的应用研究不断进展,范围也迅速扩大,已在消防安全、建筑装饰、涂料油墨、陶瓷器件、交通运输和城乡建设等发挥着照明、指示、装饰等作用.长余辉发光材料的种类与特性1)金属硫化物体系长余辉发光材料。
即传统的、第一代。
典型代表是ZnS∶Cu, Co材料,其发光颜色多样,弱光下吸收速度较快,但余辉时间短,化学性质不稳定,易潮解。
虽然加入放射性元素后可克服以上缺点,可是放射性元素对环境和人体会造成危害,从而极大地限制了它的应用。
2)铝酸盐体系长余辉发光材料。
目前,铝酸盐体系中发光性能比较优异的长余辉发光材料主要是MAl2O4∶Eu3 + , R3 + (Dy3 + , Nd3 +等) ,其发射峰主要是集中在蓝绿光波段,亮度高,余辉时间长,且化学稳定性好[2]。
铝酸盐体系长余辉发光材料的突出优点是余辉性能超群、化学稳定性好和光稳定性好;缺点是遇水不稳定、发光颜色不丰富。
3)硅酸盐体系长余辉发光材料. 化学稳定性好、耐水性强、紫外辐照性稳定、余辉亮度高、余辉时间长、应用特性优异等特点,弥补了铝酸盐体系的不足,将长余辉材料的研究推向了一个新的时代。
目前,获得实际应用的长余辉发光材料主要是传统的硫化物体系长余辉材料和掺有稀土元素的长余辉发光材料。
本文主要综述了稀土掺杂Eu2+,Dy3+的铝酸盐体系长余辉发光材料的制备及发展。
二、稀土长余辉发光材料制备工艺1.高温固相反应法[3-6]高温固相法是合成发光材料中应用最早和最多的一种方法。
固相反应通常取决于材料的晶体结构和缺陷结构,而不仅仅是成分的固有反应性能,固相反应的充要条件是反应物必须相互接触,即反应是通过颗粒间界面进行的。
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。
长余辉发光材料;碱土金属;铝硅酸盐;二
价铕离子
长余辉发光材料通常指的是荧光粉。
荧光粉是一种能够在受到激发后发出长时间持续发光的材料,其发光的原理是通过吸收能量后,激发材料内部的荧光物质,使其发出可见光。
常见的长余辉发光材料包括氧化锌、硫化锌等。
碱土金属是指周期表中第二组的金属元素,包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。
这些金属具有较低的电负性和较高的离子化倾向,具有良好的导电性和热导性。
铝硅酸盐是一类广泛存在于地壳中的矿物,其化学组成为
Al2SiO5。
常见的铝硅酸盐包括石榴石、长石、绿帘石等,它们在地质学、矿物学和岩石学中具有重要的研究价值。
二价铕离子指的是铕元素(Eu)失去两个电子形成的带有2+电荷的离子。
铕是一种稀土元素,具有较强的发光性能,可用于制备发光材料和荧光体。
在发光材料中,二价铕离子被激发后可以发出红色或橙色的光,被广泛应用于荧光灯、LED、显示器等领域。
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长余辉荧光试剂和钙钛矿量子点材料一、长余辉荧光试剂长余辉荧光试剂是一种特殊的荧光材料,其具有在激发光源消失后仍能持续发光的特性。
长余辉荧光试剂最早是由日本科学家发现的,其通过调整材料的组成和结构改变荧光的发光特性。
长余辉荧光试剂的发光时间可以长达数小时,这使得它在多个领域都具有广泛的应用前景。
1. 安全夜光材料长余辉荧光试剂的长时间发光特性使其成为一种理想的夜光材料。
在黑暗环境中,长余辉荧光试剂能够持续发出柔和的光线,提供足够的照明,而无需额外的能源供应。
因此,长余辉荧光试剂被广泛应用在夜光钟表、指南针和逃生标识等产品中。
2. 生物医学成像长余辉荧光试剂在生物医学成像领域也具有重要的应用价值。
由于其长时间的发光特性,长余辉荧光试剂可以在荧光显微镜下对生物样本进行长时间观察,提供更多的信息。
这对于研究细胞活动、分子交互作用和疾病发展机制等具有重要意义。
3. 环境监测与安全保障长余辉荧光试剂还可以应用于环境监测和安全保障领域。
通过将长余辉荧光试剂应用于防伪标签、反光材料和安全标识等产品中,可以提高产品的可追溯性和安全性。
此外,长余辉荧光试剂还可以用于污染物的检测和监测,为环境保护提供更多的手段。
二、钙钛矿量子点材料钙钛矿量子点是一种新型的纳米材料,具有优异的光电性能和多样化的应用潜力。
钙钛矿量子点的研究领域涉及光电子学、光催化、光伏等多个领域。
1. 光电子学应用钙钛矿量子点在光电子学中具有重要的应用价值。
由于其优异的光学性能和卓越的载流子传输特性,钙钛矿量子点可以用于制造高效的光电子器件,如太阳能电池、光电二极管和激光器等。
2. 光催化应用作为一种新型的光催化材料,钙钛矿量子点在环境净化和能源转化方面具有巨大的潜力。
通过调控钙钛矿量子点的能带结构和表面活性位点,可以实现高效的光催化反应,如有机废水的光解和水的光解制氢等。
3. 光伏应用由于其优异的光电转化性能,钙钛矿量子点在光伏领域具有广泛的应用前景。
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。
长余辉发光材料在陶瓷中的应用王少艳河北理工大学研究生学院,河北唐山063009摘要:本文介绍了长余辉发光材料以及这种材料在陶瓷工艺中的应用。
关键字:长余辉,陶瓷,ZnSThe applications in ceramics processof the long after glow phosphorescence materialW ANG Shao-yan(Graduate School , Hebei Polytechnic University, Tangshan Hebei 063009,China)Abstract:The paper introduces the long after glow phosphorescence material and its applications in ceramics process.Key words:long after glow,ceramics,ZnS.0 引言如何定义发光物质呢?适当的材料吸收高能辐射,接着就发出光,其发射的光子的能量比激发辐射的能量低。
具有这种发光行为的物质就称为发光物质。
[1]按照不同的激发方式可以分为光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、化学发光材料等等。
本文涉及的是属于光致发光材料的长余辉发光材料,俗称夜明材料。
1866年法国的Sidot首先完成了ZnS:Cu的制备,最早开展了这一系列长余辉发光材料的研究工作。
直至20世纪初长余辉发光材料真正的实现了工业化生产,也是从那时起,始终是ZnS系列产品占据着长余辉发光材料行业的主导地位。
到了20世纪90年代,人们开始发现和关注具有良好发光性能和独特长余辉特性的稀土离子掺杂的长余辉材料,迎来了日趋成熟的超长余辉材料的研究与应用的全新时代。
近年来,稀土离子掺杂的长余辉材料已经广泛应用于隐蔽照明和紧急照明设施、航空、航海和汽车等仪表显示盘等领域,也有人把稀土离子掺杂的长余辉材料应用于陶瓷制备工艺。
长余辉发光材料制备及应用
长余辉发光材料是一种可以在暗处持续发光的材料,它的原理是通过
在材料中添加能够吸收光能的激活剂,当激活剂受到外界光照射时,就会
被激发到一个激发态,然后在回到基态的过程中放出发光的能量,从而产
生长余辉效应。
长余辉发光材料的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、气相沉积法、溅
射法等多种方法。
其中溶胶-凝胶法是最为常用的方法,其原理是将激发
剂溶解在适当的溶剂中,然后将这种溶液在一定条件下凝胶化,最终形成
一个均匀分散的长余辉发光材料。
长余辉发光材料已经在很多领域得到了广泛的应用,比如制作夜光表、夜光指南针、夜光玩具、夜光建筑装饰等。
此外,它还可以应用于道路交
通标志、应急灯具、军事用品等领域。
随着科技的不断发展,长余辉发光
材料的应用前景将会更加广阔。
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。
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。
经逐步完善,在加入Co、Er等激活剂后,该材料的余辉时间由原来的200min延长至约500min,但放射性元素的加入对人身健康和环境都造成危害因此材料的使用受到极大的限制。
[1] 1.2铝酸盐长余辉发光材料自从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SrAl2O4:Eu,DySr4Al14O25: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。
1.3硅酸盐长余辉发光材料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。
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。
[2]1.4稀土长余辉发光材料20世纪90 年代以来, 为了发展更优良的长余辉发光材料, 人们尝试使用稀土, 成功开发了二价铕和其他稀土离子掺杂的绿色、蓝绿色及蓝色长余辉发光材料。
目前商用的蓝色长余辉发光材料是铕、镝激发的铝酸钙(CaAl2O4∶Eu , Dy), 绿色长余辉发光材料是铕、镝激发的铝酸锶(SrAl2O4∶Eu , Dy), 其发光强度、余辉亮度及余辉时间均超过传统的碱土金属硫化物发光材料, 而且在空气中的化学稳定性比硫化物优良, 但缺点是浸泡在水中容易发生分解。
[3]1.5其他除了上述的几大类长余辉材料外,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。
基质形态的不同,对长余辉材料的发光性能和应用特性有着不同的影响。
近年来出现了对于玻璃、单晶[4~6]、薄膜[7]和陶瓷[8~10]等不同形态的长余辉材料。
玻璃均匀、透明、稳定性好、各向同性、易于制成各种不同形状的产品, 如玻璃纤维和大尺寸玻璃板,而且玻璃中可以掺杂较高浓度的稀土激活离子,所以玻璃就成为稀土长余辉发光材料的良好基质材料。
同时,现代信息产业中许多关键的光电子元件,如放大器件、存储显示器件等都是由具有特殊光学功能的玻璃制成。
因此,对长余辉玻璃的研究,不但从弱光照明、指示和工艺品等长余辉材料的传统应用的角度考虑是必要的,而且对于探寻新型光电材料有着巨大的潜在价值。
长余辉发光玻璃有望应用于激光、光学放大器、光通讯、光存储、光显示等诸多领域。
1998 年Qiu 等[11,12]首先报道了Eu2+,Dy3+共掺杂的碱土硼铝酸盐玻璃和硅铝酸盐玻璃的长余辉现象。
苏锵等人[13]研制出了硼硅锌红色、绿色、黄色稀土长余辉玻璃,用光源照射10 min 后,红色稀土长余辉玻璃的余辉时间可达10 h 左右, 而绿色和黄色稀土长余辉玻璃的余辉时间更是长达72 h。
目前研究长余辉玻璃的主要有日本的K.Hirao[14],邱建荣等[11,12],Hosono等[15],国内的中科院长春应化所[13]、长春理工大学[16]、暨南大学[17]等。
对于不同基质形态长余辉发光材料的研究,不仅可以扩展长余辉材料的传统应用,还能为寻找新型的光电材料和器件提供可能。
2.长余辉材料制备方法目前长余辉发光材料的合成方法主要有高温固相法[18]、化学共沉淀法[19]、溶胶凝胶法[20]、微波合成法[21]、燃烧法[22]、水热(溶剂)合成法[23]、微乳液法、喷雾热解法、爆轰法等。
2.1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。
按发光材料的化学计量比精确配方,置于高温电阻炉内在一定的保护气氛围或还原氛围中900℃~1450℃灼烧2h-5h即成。
灼烧工艺、助溶剂和掺杂离子的种类及配比率等都对长余辉发光材料的结构和发光性能都有着显著地影响。
[24]由于高温固相法的反应条件控制、还原剂使用、助熔剂选择和原料配制方面都日趋优化,生产工艺成熟,因而被得到广泛应用。
例如:硫化物体系的红色长余辉材料是将碱土金属碳酸盐、硫粉,并选取合适的稀土氧化物以及助熔剂混匀焙烧得到,也有直接利用碱土金属硫酸盐与稀土氧化物、助熔剂混匀焙烧的工艺。
[25]2.2溶胶-凝胶法针对高温固相法灼烧温度高、制备分发光材料粒子较粗,经球磨后的材料的晶型易受到破坏的缺点,人们又开发了许多其他的方法。
其中溶胶凝胶法作为一种湿化学方法在材料科学界引起了广泛的注意。
这种方法最早起源于18世纪,这种方法的应用已经十分广泛。
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。
Zhang Dong及其合作者利用溶胶凝胶法制备了ZnAl2O4:Mn材料,其烧结温度较传统方法低100至200℃。
[26]近些年来,无机盐络合物的方法制备溶胶凝胶逐渐受到了人们的重视,这其中主要是采用Pechin方法制备,利用柠檬酸与乙二醇发生酯化反应制备溶胶,此方法实验快捷简单,成本较金属醇盐方法低。
2.3燃烧法燃烧法是指通过前驱物的燃烧合成材料的一种方法。
当反应物达到放热反应的点火温度时,以某种方法点燃,随后的反应即有放出的热量维持,燃烧产物就是拟制备的材料。
该方法的主要原理是将反应原料制成相应的硝酸盐,加入作为燃料的尿素(还原剂),在一定温度下加热几分钟,经剧烈的氧化还原反应,溢出大量的气体,进而燃烧,几十秒后得到蓬松状的泡沫状材料,不接团易粉碎。
此方法具有相当的适用性,燃烧过程产生的气体还可作为保护气。
一般操作是如下,以Zn2SiO4:Mn(上标2+)荧光粉合成为例,将Zn(NO3)2·6H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O和Si(C2H5O)4为初始原料按化学比例混合,加入适当的尿素做燃烧剂,溶解后,迅速移入已经升温至600℃左右的马弗炉里,随着水分的挥发,几分钟后,作为氧化剂的硝酸盐和作为还原剂的尿素发生反应,进而燃烧数分钟,经900℃以上热处理后即得到产物。
[27]产物取出后,冷却研磨即得到产品。
使用此方法时能大大降低炉温,是一种高效节能的方法。
2.4其他方法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。
[25]3.长余辉材料的发光机理长余辉发光材料为什么能够存储光能,它是怎么存储怎么释放的呢?这个问题一直都是长余辉研究者面对的难题,因为这里面涉及到了长余辉发光材料的发光机理。
对于长余辉的发光机理,很早就有人提出疑问,只是由于长余辉材料的多样性,加上材料中所存在陷阱的复杂性和现阶缺乏有效的段测试手段,长余辉发光材料的机理研究一直取不到较大的进步,到现阶段为止[2]针对长余辉发光材料的发光机理,研究人员提出了各种不同的理论模型。