无机功能材料-长余辉发光材料PPT课件

.1，长余辉发光材质luminescentmaterialswithngafterglow，2，长余辉发光材料，定义：阳光和紫外线曝光停止后，发光和余辉时间长的材料。也称为蓝光材料或夜光材料。包括能源陷阱，包括Eu2、Ce3、Dy3、混合Ag发光过程的ZnS、srol2 o 4。光致发光或热释光过程，3，1，发光原理，发光的衰减，在光的缓和过程中，随着电子进入感应区工作的行为陷阱，起着非常重要的作用。捕获电子以热干扰发射电子可能同时存在多个陷阱光的衰减是多个衰减过程的总和，4，发光原理，定义：在阳光和紫外线停止后，仍然可以发光并长时间，基本发光原理在材料制备过程中，掺杂元素在基质中形成发光中心和陷阱中心，被外部光激发时，发光中心的基态电子处于此状态部分电子受到刺激时被困在陷阱中心，去除光后受到环境温度的干扰，被困住的电子从陷阱下降到基底状态，释放的能量刺激发光中心，形成发光。被陷阱束缚的电子逐渐脱离陷阱，因此发光表现为形成长余辉的漫长过程。5，2，储存和发射光，发射光(发光过程)，发光有两种形式，1)温度升高时发光体发出的光称为热释光。亮度与温度的关系称为热释光曲线。得到的光和(总光能)称为热释光和。(2)发光器官发出的光称为长光作用下的光发射。得到的光和它被称为光的发射(闪光)。6，图解：注意：s表示为发光体存储的光能t表示时间，7，2.1热释光，随着荧光在低温下完全消失，慢慢提高温度影响因素：陷阱数，陷阱深度，8，2.2光致发光和光突发，包含有深陷阱的杂质的荧光粉激发后发出红外或红光，出现：提高发光强度光发射发光(Photoquenching)减少发光强度3354光突发(photo quenching)，出现。9，3，长时间余辉发光的应用，(1)传统的“夜光粉”长余辉发光材料，去除光后，在黑暗中能发出长时间的光，因此常被称为“夜光粉”。传统的夜光粉分为硫化物和辐射刺激型两类。硫化型包括ZnS、CaS等。这些物质的化学特性比较不稳定，在水分和紫外线的作用下，容易水解或光解。但是，此材料的余辉时间通常为2 3小时，寿命更短。辐射刺激型使用材料中混合的辐射物质发射的辐射能量作为激发源，刺激发光中心，使其发散。因为含有放射性物质，对环境和人体健康有害，所以大部分国家禁止使用这种物质。10，3，长余辉发光应用，(2)新型发光材料(如透明瓷粉和混合涂层烧结，制作发光陶瓷；可以将它作为发光主粒子添加到塑料粒子中，以制作发光塑料片或胶片。与透明树脂或粘结剂混合，可制成多种用途的涂料或涂层，新的长余辉发光材料在90年代发现，不含任何有害元素，具有稳定的性能，余辉时间，特点如下：以铝酸盐陶瓷材料为标准，稀土材料作为形成发光中心和陷阱中心的掺杂元素，具有优良的夜间显示功能。以这种新的长时间余辉发光材料为主，使用多种粘合材料，可以制作多种形式的夜间显示或装饰装置。，11，3，应用案例，发光宝石，12，3，应用案例，发光陶瓷等工艺品，13，3，应用实例，指南标志等(有发光材料的话，为了小标志不必大动电线)，14，4，开发长余辉发光材料，4.1金属硫化物长余辉发光材料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红色余辉发光材料，15，4.1金属硫化物系统长余辉发光材料，主要可分为两类：过渡金属硫化物系统(Zn，Cd)S和碱土金属硫化物系统(Mg，Ca，Sr)S。金属硫化物系统是第一代长余辉发光材料。过渡金属硫化物系统ZnSBCu长余辉发光材料逐步改进，添加Co、Er等活化剂后，余辉时间从原来的200分钟延长到约500分钟；但是最大的缺点是对紫外线没有抵抗力，暴露在紫外线下，会逐渐崩溃，身体颜色变黑。碱土金属硫化物系统研究主要集中在CaS系统，活化剂主要集中在稀土离子，如Bi3或Eu2。开发历史：以CaS为矩阵研究基础，90年代以后(Ca，Sr)S，(Ca，Mg)S，(Sr，Mg)S，SrS等系统的长余辉材料，其活化剂为Eu2离子。特征：该系统的最大优点是体色明亮，弱光吸收光线快。16，4.2铝酸盐系统长余辉发光材料，1992年，肖特治国首次发现碱性铝酸盐发光材料，其中含有代表srol 2 o 4: eu，dy的几种稀土离子，由于添加Dy，长余辉发光材料的发光特性大大提高，余辉时间比ZnS: Cu铝硅酸盐系统达到实用化的长余辉发光材料是众所周知的蓝光CAA L2 o 4: eu，nd；Sr4 al 14o 25: eu、dy(以PLB、最高发射光谱490nm表示)和srol 2 o 4: eu、dy(以PLO、发射光谱峰值520nm表示)都具有出色的长时间余辉发光特性。17、铝酸与铕镝混合的长余辉电路图经过20多年的研究，世界各地化学家对铕铝酸盐和掺杂铯的原理提出了自己的理解。其中，以Matsuzawa提出的霍尔转换模型和张田提出的坐标位移模型为代表。18，孔是过渡模型：通过电子和孔的循环复合产生了长时间的余辉照明。Eu2表明，当Dy未掺杂在sral 2 o 4: Eu2中时，光的作用产生4f5d转移，光电导测量表明，4f的基态产生的孔通过热激发以原子价发射。同时，假设Eu2切换到欧盟。光停止后，孔和欧盟复合，电子转移回到低能级，释放能量的这个复合过程就是发光过程。Dy3掺杂后，Eu2产生的孔通过价态移动，被Dy3捕获。假设Dy3氧化为Dy4。当光的刺激停止时，由于热扰动的作用，Dy4将捕获的孔再次释放到原子带，孔在原子从区域转移到活动状态的欧盟附近被捕获，电子和孔复合，产生长余辉发光。此过程可以应用孔传递模型分析(1)。铝酸的长余辉电路与铕镝混合，孔过渡模型。19，位移坐标模型：电子从基态到激发态，然后部分电子通过弛豫过程存储在陷阱能级c中，电子吸收能再次跳跃到基态，实现持续发光。a是Eu2的基态，b是Eu2激发态能量级，c是捕获电子的陷阱能量级。陷阱能级可由一些三价稀土离子等混合杂质离子产生，或发生在矩阵中的一些其他缺陷，如氧空位。当电子从基态刺激到激发态时，(1)电子的一部分转移回低能阶段，产生发光，(2)电子的一部分通过弛豫过程储存在陷阱级c中(3)。当c的电子吸收能量(热)时，会刺激回激发状态能量b，使其转变到基态，从而产生发光。余辉时间的长度与陷阱级c中存储的电子数和吸收的能量(热)相关，杂质能级中电子数多，余辉时间长，吸收的能量多，因此电子很容易克服缺陷能级和激发能级之间的能量间隔Er，产生持续发光现象。余辉强度取决于陷阱级别c的电子在单位时间内返回激发状态级别b的速度。，铝酸盐长余辉电路图位移坐标模型，与铕镝混合。20，铝酸盐系统长余辉发光材料具有：余辉特性，化学稳定性好。光稳定性好，与ZnS的耐光性和比较实验结果如下表1所示。缺点是水不稳定，发光颜色不丰富。4.2铝酸盐系统长余辉发光材料，21，4.3硅酸盐系统长余辉发光材料，在500nm以下的短波光激励下，发射光谱为420650nm，发射光谱峰为450580nm，在470540nm之间，发射光谱峰为蓝色、蓝色、绿色、绿色、黄色或黄色，表示长余辉发光(图1显示了SB、SBG、SG和SY的一些典型硅酸盐长余辉发光材料的激发光谱和发射光谱峰值分别为469，490，509，540纳米。)、22，硅酸盐系列长余辉发光材料的特点如下。化学稳定性好，耐水性强。(用5%直出溶液浸泡，在室温下，铝酸盐长时间余辉发光材料23小时后不发光，SB可以在20天内保持发光特性。一些行业，如陶瓷行业，在铝酸盐长时间余辉发光材料中使用。发光颜色多种多样，与铝酸盐长余辉发光材料互补。4.3硅酸盐系统长余辉发光材料，注：铝酸盐系统长余辉发光材料和硅酸盐系统长余辉发光材料可以说是第二代长余辉发光材料。23，4.4红色长余辉发光材料，1997年，祥子国家改进了：mLN23r:eux，其中m是碱土元素，现有的红色长余辉发光材料。Ln是稀土元素。， 是o或s；r作为通量；Re是包含过渡元素的二次活化剂。余辉性能提高了cas:欧盟的6倍以上，化学稳定性好，长时间不分解的长余辉产业的另一个发展(分别标记为RO、REO、发射光谱峰值630纳米和626纳米)，24，5，5，制造长余辉发光材料，5.1高温固相合成法5.2溶胶-凝胶(So).25，5.1高温固相合成法，长余辉发光，这种方法是将达到所需纯度的原料按一定比例计量，加入适当量的通量，充分混合后在一定温度、气氛、加热时间等条件下燃烧。燃烧的最佳温度、时间由具体实验确定。燃烧的气氛是由特定材料决定的，一般的长时间余辉材料在还原的气氛中进行。部分材料燃烧后，为了获得所需的长时间余辉材料，还需要粉洗、筛分等工序。26，5.2溶胶-凝胶法、溶胶-凝胶法是应用前景很广的合成方法，主要优点是在低温度下合成产品，产品均匀性好，粒度小。目前，该方法成功地合成了铕活化铝酸锶的缩合材料。27，5.3水热合成法以液态水或气态水为载体，在高压下将绝大多数反应物部分溶于水，使反应在液相或气相上进行。该方法还合成了铝酸锶铕。28，5.4燃烧法的缺点是高温固相方法制造的材料粒度大，球磨后晶型破坏，发光强度大幅降低。1990年印度学者首次报道了用该法合成的长余辉发光材料。29，5.5共沉淀法、共沉淀法具有比高温固相法活性大、颗粒细、分布均匀的坯料制造、优化材料结构、降低烧结温度的优点。沉淀法是指在包含一个或多个离子的可溶性盐溶液中添加沉淀剂(如OH-、C2O42-、CO32-等)，或在一定温度下水解溶液后产生的不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出后，将溶剂和溶液中的负离子冲洗掉，进行热分解或脱水，形成所需的氧化物粉末的方法。共沉淀法在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，然后将所有离子完全沉淀的方法再分为单相共沉淀法和混合物共沉淀法。，30，5.6其他方法，除了以上几种方法外，还有高分子网络凝胶法、微波辐射法等。在众多合成方法中，高温固相合成法在工业生产中具有不可替代的地位。31，6，个人对长余辉发光材料的看法，长余辉发光材料是光致发光材料的重要组成部分，长余辉发光材料无论是生活用品还是建筑用品，对长余辉发光材料都起着非常“重要”的作用。我查阅的文献不能对长余辉发光材料的发光原理做出一致明确的定义。可以充分推测，对长余辉发光材料的长期研究行程仍然存在。我相信，从90年代开始发现该物质开始，该物质的原理研究、准备、改善等很多研究都取得了非凡的发展，今后，长余辉发光材