无机功能材料长余辉发光材料.ppt

长余辉发光材料 定义：在阳光和紫外线照射停止后仍能发光，并具有较长余辉时间的材料。 又称蓄光材料或夜光材料；内含能量陷阱，包括 ZnS 、SrAl2O4中掺有Eu2+ 、Ce3+、Dy3+、Ag+发光 发光过程：光致释光或热释光 1、发光原理 发光原理 定义：在阳光和紫外线照射停止后仍能发光，并具有较长余辉时间的材料。 2、光能的存储和释放 光能的释放（发光过程） 图解： 2.1 热释光 低温下激发 荧光完全消失后，慢慢地升高温度 影响因素：陷阱的个数、陷阱的深度 2.2 光致释光与光致猝灭 含有深陷阱杂质的荧光粉激发后，再用红外或红光照射，会出现： 发光强度增强——光释发光 （Photostimulation） 发光强度减弱——光致猝灭 （Photoquenching) 3、长余辉发光的应用 （1）传统的“夜光粉” 长余辉发光材料由于撤除光照后在黑暗中能较长时间的发光，所以人们将这种材料通俗地称为“夜光粉”。传统的夜光粉有两大类：硫化物型和放射线激发型。硫化物型包括ZnS、CaS等，这类材料化学性能相对而言不太稳定，在水分和紫外线的作用下容易水解或光解。 3、长余辉发光的应用 （2）新型发光材料 3、应用实例 3、应用实例 4、长余辉发光材料的发展 4.1金属硫化物的长余辉发光材料 4.2铝酸盐长余辉发光材料 4.3硅酸盐长余辉发光材料 4.4红色长余辉发光材料 4.1金属硫化物体系长余辉发光材料 主要可分为两大类: 过渡金属硫化物体系( Zn, Cd) S, 以及碱土金属硫化物体系( Mg, Ca, Sr) S。金属硫化物体系是第一代长余辉发光材料。 4.2铝酸盐体系长余辉发光材料 1992 年肖志国率先发现了以SrAl2O4：Eu,Dy 为代表的多种稀土离子共掺杂的碱土铝酸盐型发光材料, 由于Dy 的加入使得长余辉发光材料的发光性能比SrAl2O4：Eu2+ 的大大提高, 余辉时间可达ZnS：Cu 的十倍以上。 目前铝酸盐体系达到实用化程度的长余辉发光材料有人们较熟悉的发蓝光的CaAl2O4：Eu, Nd; 发蓝绿光的Sr4Al14O25：Eu, Dy ( 标记为PLB, 发射光谱峰值490nm) 及发黄绿光的SrAl2O4：Eu, Dy ( 标记为PLO, 发射光谱峰520nm) , 它们都有不错的长余辉发光性能。 铝酸盐掺铕镝的长余辉原理图 经过二十多年的研究，世界各地的化学家对铝酸盐掺铕镝的原理都提出自己的理解。 其中，以Matsuzawa 提出的空穴转移模型和张天之提出的坐标位移模型为代表说明。 铝酸盐体系长余辉发光材料的突出特点是: ① 余辉性能超群, 化学稳定性好。 ② 光稳定性好, 与ZnS 的耐光性对比实验结 果如下表1。 ③缺点是遇水不稳定、发光颜色不丰富。 4.3硅酸盐体系长余辉发光材料 该材料在500nm 以下短波光激发下, 发出420~ 650nm 的发射光谱, 峰值为450 ~ 580nm,发射光谱峰值在470~ 540nm 之间可连续变化,呈现蓝、蓝绿、绿、绿黄或黄颜色长余辉发光。 (图1 是部分典型的硅酸盐长余辉发光材料的激发光谱和发射光谱, 分别标记为SB, SBG, SG 和SY,发射光谱峰值分别为469, 490, 509, 540nm。) 硅酸盐系列长余辉发光材料的特点如下： ① 化学稳定性好, 耐水性强, (用5% 的NaOH溶液浸泡, 室温下铝酸盐长余辉发光材料在2~ 3小时之后就不发光, 而SB 可在20 天之内保持发光性能不变。) ②在某些行业如陶瓷行业应用好于铝酸盐长余辉发光材料。 ③ 发光颜色多样, 与铝酸盐长余辉发光材料互补。 4.4红色长余辉发光材料 1997 年肖志国改进了现有的红色长余辉发光材料, 主要组份化学表示式为:αM θ ·βLn2 θ ’3 ·δR：Eux , Rey 其中M 为碱土元素; L n 为稀土元素; θ、 θ’ θ’为O 或S ; R 为助熔剂; Re 为次激活剂,其中包含过渡元素。 余辉性能提高到CaS：Eu 的六倍以上水平, 而且化学稳定性好, 长时间不分解, 是长余辉行业的又一进步( 分别标记为RO、REO, 发射光谱峰值分别为630nm 和626nm) 5、长余辉发光材料的制备 5.1 高温固相合成法 5.2溶胶-凝胶( So-l gel) 法 5.3水热合成法 5.4燃烧法 5.5共沉淀法 …… 5.1 高温固相合成法 对于长余辉发光材料的制备, 一般采用高温固相合成法。该方法是将达