稀土长余辉发光材料的机理

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

浅述稀土发光材料

日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、无机发光材料、有机／高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。

1. 稀土发光材料简介

1.1 稀土发光材料的电子组态特征

稀土离子的发光特性来源于其电子构型的特殊性。发射与激发主要源于4f能级间或5d-4f能级间的电子跃迁。研究稀土发光材料，实际是研究4f轨道上与f电子的物理性质相关的材料。

稀土原子和离子的电子组态具有下列特征：

(1) 中性La系原子中，没有4f电子的La (4f0), 4f电子半充满的Gd (4f7)和4f电子全充满的Lu (4f14)都有一个5d电子，即m＝1；此外，Ce原子也有一个5d电子，其他La系原子的 m 都为零。

(2) 对于一个具体的稀土元素，相对于6s和5d电子，4f 电子的能量要低一些，因此6s和5d最容易电离，如果没有5

第24卷第1期稀　　土Vol.24,No.1

2003年2月ChineseRareEarthsFebruary2003

稀土发光材料的合成方法

1,2

3*

4

4

X

孙彦彬,邱关明,陈永杰,耿秀娟,代少俊

5

(1.东北大学,辽宁　沈阳　110006;2.吉林大学,吉林　长春　130026;

3.长春光机学院,吉林　长春　130022;4.沈阳化工学院,辽宁　沈阳　110021;5.盐城工学院,江苏　盐城　224003)

　　摘　要:综述了目前国内外稀土发光材料的几种合成方法,包括传统的高温固相反应法、几种软化学法(溶胶-凝胶法、低温燃烧法、水热合成法、缓冲溶液沉淀法)和物理合成法(微波辐射合成法,CO2激光加热气相沉积合成法)。总结了每种合成方法的优缺点,并对稀土发光材料新的合成方法进行了展望。

关键词:稀土;发光材料;合成方法

中图分类号:O614.33　　文献标识码:A　　文章编号:1004-0277(2003)01-0043-06

　　自从20世纪70年代灯用稀土荧光粉商品化以来,发光材料的研究进入了一个新的阶段。由于稀土发光材料具有许多优良的性能和广泛的用途,目前已成为发光材料研究的一个热点。新的稀

━42━JournalofBaichengNormalCollegeVol.204,2006　　　

稀土发光材料的特点及应用介绍

曹铁平

(白城师范学院化学系,吉林白城137000)

　　摘要:本文概述了稀土发光材料近几年的研究进展,重点介绍稀土发光材料的特点、

合成方法和应用,以及我国稀土发光材料生产现状和未来发展前景展望。

关键词:稀土;发光材料;应用中图分类号:O614

文献标识码:A

文章编号:1673-3118(2006)04-0042-03

稀土发光材料优点是发光谱带窄,色纯度高,色彩鲜艳;吸收激发能量的能力强,转换效率高;发

射光谱范围宽,从紫外到红外;荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级,磷光最长达十多个小时;材料的物理化学性能稳定,能承受大功率的电子束,高能射线和强紫外光的作用等。今天,稀土发光材料已广泛应用于显示显像,新光源,X射线增感屏,核物理探测等领域,并向其它高技术领域扩展。

2　稀土发光材料的合成方法稀土发光材料的合成方法包括水热合成法、高温固相合成法、微波合成法、溶胶———凝胶法、微波辐射法、燃烧合成法以及共沉淀法。

水热法合成稀土发光材料具有反应条件温和,可以创造平衡缺陷浓度和生成新物相;制得的粉体晶粒发育完整,结晶度良好,粒径很小且分

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] [关键词]

系统地介绍了长余辉材料的种类、性质及几种应用。 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:E

采用凝胶-燃烧法合成了系列稀土掺杂的Sr2MgSi2O7：Eu^2+0.02,Ln^3+0.04(Ln=La,Ce,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm)蓝色长余辉发光材料,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计等对合成产物进行了分析和表征.结果表明：掺杂了不同稀土离子的Sr2MgSi2O7：Eu^2+,Ln^3+的晶体结构均为四方晶系结构;其激发、发射光谱的峰形、峰位基本无变化,激发光谱为一宽带,最大激

维普资讯

蓝色长余辉发光材料 S。 S 0: u,n+ r Mg i 7 E计 L。的合成和性质/。翟永清等

15 2

蓝色长余辉发光材料 S2 S2 rMg iO7: u, n+的合成和性质 E L3翟永清，孟媛，曹丽莉， 健周

(大学化学与环境科学学院，河北保定 010) 702摘要采用凝胶一燃烧法合成了系列稀土掺杂的 S2 S (7: u, n ( n a C,,m, d T, y rMg i) E z L L—L, eNd S G, b D, z

Ho E, m)蓝色长余辉发光材料， x射线粉末衍射 ( R、, rT用 X D)扫描电镜 ( E、 S M)荧光分光光度计等对合成产物进行了分析和表征。结果

毕 业 论 文（设计）

中文题目： 稀土Sm化合物/硅橡胶材料的制备及发光性能 英文题目：Preparation and Luminescence of Sm3+ Complex Doped Silicone Rubber

姓 名____ ___ 学 号__ ___ 专业班级 指导教师_ _ 提交日期___2009.5.20___

教务处

稀土Sm化合物/硅橡胶材料的制备及发光性能

摘要

制备了Sm化合物掺杂的硅橡胶材料，并对其力学性能和发光性能进行了测试。研究表明，随着Sm化合物的掺入量增加，材料的硬度、整体拉伸性能略有下降，但仍能保持硅橡胶的基本性能。掺杂材料的荧光强度随Sm化合物的含量的增加而增大，表明没有发生荧光淬灭现象，其原因在于化合物的有机配体对Sm3+离子有屏蔽作用。

关键词 钐化合物；硅橡胶；力学性能；发光性能

2

Preparation and Luminescence of Sm3+ Complex Doped Silicone

Rubber

Ai-jing Xie

Cl

摘要

在过去的二十多年里，金属-有机骨架（MOFs）材料作为一类新型的分子基多功能材料，由于其兼具有多孔性、比表面积大、可剪裁、可设计、易功能化等特点，在光、电、磁、气体存储和分离、催化剂、传感器以及手性拆分等诸多领域均表现出了巨大的应用前景，受到了学术界和和工业界越来越多的关注。羧酸类配体配位方式灵活多样且配位能力强，由它构筑的金属-有机骨架材料已经成为当前配位化学研究的热点。由于镧系元素的电子结构中都有一个没有完全充满的4f 电子层，且各种镧系元素4f 层电子数的不同，这组元素的每一个元素又都具有各自特别的性质，特别是光学和磁学性质。近十几年来，镧系元素被越来越多的化学工作者选作金属有机骨架材料的金属中心。本论文采用对苯丙二烯酸和9,9-二甲基芴-2,7-二羧酸两种二羧酸配体分别与多种镧系金属盐，通过分子水热及溶剂热方法合成得到了12种结构新颖且具有独特发光性能的配位化合物。通过X-射线单晶衍射、粉末 X-射线衍射、元素分析、热重分析、荧光光谱和红外光谱等手段对晶体结构和光学性能进行了研究。具体成果概括为以下三点:

1. 以对苯丙二烯酸作为桥联配体，利用溶剂热法，与镧系金属离子进行配位自组装，设计合成得到了三种具有新颖结构的多孔配位聚合物

稀土发光的第一性原理研究

摘要：稀土发光材料在生物检测技术、照明、固体激光等领域具有好的应用前景，故掺杂介绍了对电荷补偿的

Ce

3+

Ce

3+

离子发光材料得到广

泛的关注，且在实验和理论研究领域备受青睐。在此详细

离子掺杂光学材料进行的第一性

原理计算研究工作。本文从介绍稀土知识及其研究工作的背景，并且介绍了密度泛函理论和基本计算软件，最后详细地给出了稀土发光的第一性原理计算的工作。

关键词： 第一性原理；NaF：Ce3+离子；4f?5d跃迁；电荷补偿；

First-Principles Study on Rare Earth Luminescence

Abstract：Rare earth luminescence has wide applications in biological detection technology, lighting, solid laser, and so on. Ce-doped luminescent materials have received intensive attention by experimental and theoretical researchers. We have presented

稀土材料

稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，“土”是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。以稀土元素为材料的叫做稀土材料。

基本介绍

稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素。简称稀土。

稀土元素又称稀土金属。稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。

稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家。中国是世界稀土资源储量最大的国家，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等等。

材料分类

稀土永磁材料

稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。 稀土永磁分钐钴（SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30