长余辉材料

长余辉材料

长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料。它是一类吸收太阳或人工光源所产生的光发出可见光，而且在激发停止后仍可继续发光的物质。具有利用阳光或灯光储光，夜晚或在黑暗处发光的特点，是一种储能、节能的发光材料。长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的自然光储存起来，在较暗的环境中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能，可以起到指示照明的作用，是一种“绿色”光源材料。尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料的余辉时间可达12h以上，具有白昼蓄光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的特点，有着广泛的应用前景。

1、发光机理

（1）空穴传输模型

对于这类材料，最早的模型是由Matsuzawa等在SrAl2O4:Eu,Dy体系中提出的空穴传输模型。基于这个模型，Matsuzawa认为，在长余辉材料SrAl2O4:Eu,Dy中，Eu为电子俘获中心，Dy是空穴俘获中心。当材料受UV激发时，Eu可俘获电子变为Eu，由此产生的空穴经价带被Dy俘获生成Dy，停止激发后，由于热运动的关系，空穴发生逃逸，经过与上述过程相反的过程与导致Eu的特征发光，示意图如图1所示。该模型在各种Eu和Dy共掺的长余辉材料机理解释中被广泛为引用，成为Eu和Dy共掺的长余辉材料机理的通用

（2）位移坐标模型

位移坐标模型最早是邱建荣和苏锵等人提出。图2是位移坐标模型示意图。A为Eu2+的基态能级，B为其激发态能级，C能级为缺陷能级。C可以是掺入的杂质离子，也可以是由基质中的某些缺陷产生的缺陷能级。苏锵等人认为C可以起到捕获电子的作用。在外部光源的作用下，电子受激发从基态跃迁到激发态（1），一部分电子跃迁回到低能态发光（2）。另一部分电子通过弛豫过程储存在缺陷能及C中（3）。当缺陷能级电子吸收能量时，重新受到激发回到激发态能级，跃迁回基态而发光。余晖的时间长短与储存在缺陷能级中的电子数量，及吸收的能量（热量）有关，缺陷能级中的电子数量越多，余晖时间越长，吸收的能量多，从而产生持续的发光。

2、材料制备

目前长余辉发光材料的合成方法主要有高温固相法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法、微波合成法、燃烧法、水热（溶剂）合成法等。其中高温固相法是发光材料行业中传统的也是目前最主要的制备方法,生产工艺比较成熟，但是焙烧温度高(1100~1400℃)，反应时间长(2~3h），产品冷却需要较长的时间，产物的硬度大，要得到适于应用的粉末状材料，就必须球磨，耗时耗能，且粉体发光亮度衰减严重。

3、长余辉发光材料分类

（1）硫化物体系

发蓝紫光的CaS：Bi，发黄光的ZnCd：Cu。硫化物系列发光材料主要包括硫化锌、硫化钙、硫化钡、硫化锶、硫化镉等。其中硫化锌材料的研究最多，应用最广，很长一段时间内处于发光材料的研究中心。目前,硫化物体系红色长余辉材料主要以Eu2+作为激活剂,其红色发射属于Eu2+的4f65d1-4f7间电子跃迁发射。由于Eu2+掺入到硫化物基质晶格后产生了新的空穴陷阱,使附加陷阱能级与基质的价带之间的电子空穴转换机制发生改变,基质的空穴浓度减少,从而降低了荧光跃迁的几率,减缓了发射跃迁速率,使得这种材料具有长余辉特性。为了提高余辉的时间，很多人都在考虑改变激活剂的方法，如在原料中添加Er3+离子，由于其电子结构有增强光的吸收作用，并易转移给激活剂中心Eu2+离子,从而起到改善磷光粉亮度的作用。

（2）铝酸盐基质体系

人们开发了一系列稀土激活的铝酸盐长余辉材料，如蓝色CaA12O4:Eu，Nd和蓝绿色Sr4Al14O25:Eu，Dy，其长余辉材料及其余辉性能参数，见表1。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料SrA12O4:Eu,Dy和Sr4Al14O25: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。

在碱土铝酸盐长余辉发光材料中，以MAl2O4：Eu2+，Re3+（M是各种碱金属离子，主要包括Ga、Sr、Ba等）发光效果最好，Re是稀土元素。Eu2+是发射光中心，Re则会导致缺陷能级的形成，从而形成长余辉，在受到紫外光照射时，Eu2+的外层电子从4f7跃迁到激发态4f65d1，激发态电子非辐射系间窜跃至较低能级的激发态，最后跃迁到基态，同时将能量以光子的形式释放出来。铝酸盐体系发光亮度、余辉时间和化学稳定性，是第1

代硫化物体系长余辉材料所无法比拟的。

与传统的硫化物长余辉材料相比，铝酸盐长余辉材料具有以下优点：

1、发光效率高；

2、余辉时间长，其发光亮度衰减到人眼可以辨认的水平的时间最长差长超过2000min；

3、化学性质稳定(耐酸、耐碱、耐候、耐辐射)，抗氧化性强，可以在空气中和某些特殊环境中长期使用

4、无放射性污染，在硫化物体系中需要添加放射性元素提高材料的发光强度和延长其余辉时间，对人体和环境有危害，而在铝酸盐体系中这是不需要的。

但铝酸盐长余辉材料也具有如下缺点：发光颜色单调，合成温度高，发射光谱主要集中在440—520nm范围之间；遇水不稳定。

（3）硅酸盐基

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，材料及性能参数见表1。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。

硅酸盐系列长余辉材料有下列特点：

1、化学性质稳定，尤其是耐水性好。

2、在发光陶瓷方面的应用性能明显优于铝酸盐材料。

但是，目前硅酸盐体系长余辉材料的发光性能还未到达铝酸盐材料的水平，这还仅是一个很有潜力的研究方向。从整体看，稀土激活的碱土铝酸盐的余辉特性最为优越，在长余辉材料的研究、开发、应用中占据主导地位。

（4）钛酸盐体系

稀土离子激活的碱土金属钛酸盐是另一类化学性能稳定、发光强度高和色纯度好的红色长余辉发光材料。稀土激活的钛酸盐的发光基质主要是碱土的碳酸盐。目前报道较多的是Pr3+激活的SrTiO3和CaTiO3等。以CaTiO3:Pr3+为代表的碱土钛酸盐红色长余辉发光材料，不仅稳定性好，发光颜色也纯正。研究其发光机制并寻找高余辉性能的有效途径对新型红色长余辉材料的研究具有重要意义。但是，这一体系目前存在的最大缺点就是发光亮度还不够，且余辉时间还不能达到实际应用要求，可见光区的激发强度也有待进一步的提高。

（5）硫氧化物体系

硫氧化物系列长余辉发光材料是一种新型的长余辉发光材料，其基质体系主要是Eu2+和Sm3+激活的发红光的Y2O2S稀土硫氧化物材料。硫氧化物系列长余辉发光材料是目前红色

长余辉发光材料中长余辉发光特性最好的品种，但发光粉的基质材料由稀土硫氧化物组成，成本太高，而且发光亮度和余辉持续时间不如发蓝绿光的碱土铝酸盐和硅酸盐系列发光材料。

表1一些常见的长余辉材料及余晖时间

长余辉材料发射主峰时间颜色参考文献

SrAl2O4:Eu,Dy520nm >60h 绿光[2]

CaAl2O4:Eu,Nd450nm >20h 蓝光[3]

Sr4Al14O25:Eu,Dy486nm >30h 蓝光[4]

Sr2MgSi2O7:Eu,Dy466nm >20h 蓝光[5]

Ca2MgSi2O7:Eu,Dy545nm >20h 绿光[6]

MgSiO3:Mn, Eu,Dy644nm ~4h 红光[7]

Cd2Ge7O16:Mn585nm >3h 橙光[12]

MgSnO4:Mn499nm >5h 绿光[13]

Zn3Ga2Ge2O10:Cr700nm >360h 红光[11]

4、长余辉发光材料的应用举例

塑料工业中的应用

将稀土夜光粉加入到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）透明塑料中，经过挤压、造粒、混炼、热压成型后制成稀土光致发光塑料。只需少量夜光粉的加入，就可使PMMA塑料具有较长

的余辉时间。新型的稀土夜光粉与塑料复合后可制成的材料，其余辉的性质随塑料种类的不同而有所不同。

涂料工业中的应用

将新型稀土夜光粉与树脂、助剂以及溶剂等混合反应后可以制成发光涂料或发光漆，如水性丙烯酸类发光涂料，聚氨酯夜光公路行车道漆，丙烯酸发光金属漆等。这些发光涂料可以用于安全标识、防伪、室内装潢、广告招牌、工艺美术等行业领域，还可以用于道路刻线，停车场和地铁的标识线以及机床、机器设备、汽车、工具、建筑机械等的表面显示，用于消防标志尤其引人注目。

玻璃、陶瓷工业中的应用

在工业上，用各种方法制得的高性能发光玻璃，是一种节能的“绿色”材料，可以广泛应用于军事、民用领域。比如器皿玻璃、艺术玻璃、建筑玻璃、灯具玻璃和橱窗广告，以及指示标志、玻璃仪表盘、隐蔽照明和应急照明中，都能看到长余辉发光玻璃的身影。将基础釉粉末、发光粉及少量添加剂经过充分的混合后施于陶瓷表面，经过煅烧，可以在制品表面得到发光釉，可用于内墙艺术瓷砖、标识地砖、日用瓷质或玻璃器皿等。

5、长余辉发光材料的研究展望

从最开始的硫化物长余辉发光材料到现在的碱土铝酸盐、硅酸盐、硫氧化物等长余辉发光材料，人们对于他们的研究十分的火热，其材料及相关的发光品种已经工业化和商品化。尽管如此，对于长余辉发光材料的研究和应用，我们认为在以下几个方面还有待于进一步深入和发展。

①制备方法向多种制备技术复合的方向发展，实现低温快速合成：现有的制备技术各有优缺点，将各种制备方法优化组合，扬长避短，降低合成温度，也将是稀土发光材料制备技术的发展方向之一。

②发光机理尚不清晰，有待于进一步深入研究。应当结合材料的内部结构与发光性能间的关系，进一步完善发光机理。

③表面应用改性的研究：发光材料的表面改性处理是发光材料研究和开发中的一个重要课题，通过表面改性处理，可以改变发光材料的表面特性，提高产品的化学稳定性。

④进一步丰富发光颜色，目前蓝绿光已经比较成熟，而红光品种比较少。限制了在各方面的应用。

⑤加强长余辉发光单晶的制备和研究。

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纳米材料和技术在新型建筑材料中的应用

纳米材料和技术在新型建筑材料中的应用中国绿色节能环保网点击数：269 发布时间：2010年3月22日来源：中国节能住宅网 纳米技术是二十世纪80年代末诞生并正在崛起的新技术,主要是指在0.1~100nm尺度范围内,研究物质组成体系中电子、原子和分子运动规律与相互作用,其研究目的是按人的意志直接操纵电子、原子或分子,研制出人们所希望的、具有特定功能特性的材料和制品。纳米技术是高度交叉的综合性学科,它主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学、纳米机械学。纳米技术已应用于建筑材料、光学、医药、半导体、信息通讯、军事等领域。目前,纳米材料技术是唯一可以实现的纳米技术。 纳米材料以其特有的光、电、热、磁等性能为建筑材料的发展带来一次前所未有的革命。利用纳米材料的随角异色现象开发的新型涂料,利用纳米材料的自洁功能开发的抗菌防霉涂料、PPR供水管,利用纳米材料具有的导电功能而开发的导电涂料,利用纳米材料屏蔽紫外线的功能可大大提高PVC塑钢门窗的抗老化黄变性能,利用纳米材料可大大提高塑料管材的强度等。由此可见,纳米材料在建材中具有十分广阔的市场应用前景和巨大的经济、社会效益。 近年来,国内外开始探索纳米材料和纳米技术在建材中的发展及应用工作,并取得了一些可喜的成果,现分类介绍如下: 1纳米技术在建筑涂料中的应用 涂料是建筑物的内衣(内墙涂料)和外衣(外墙涂料),国内传统的涂料普遍存在悬浮稳定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光洁度不高等缺陷。纳米复合涂料就是将纳米粉体用于涂料中所得到的一类具有耐老化、抗辐射、剥离强度高或具有某些特殊功能的涂料。在建材(特别是建筑涂料)方面的应用已经显示出了它的独特魅力。 同一种纳米粒子在不同粒径下会有不同的作用,不同种类的纳米粒子也可以在涂料中起

纳米材料与技术思考题2016

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7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料

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纳米材料的制备技术及其特点

纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法

纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中

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稀土发光材料 来源：本站原创日期：2009-01-16 加入收藏 1 稀土发光材料发展年表 稀土元素无论被用作发光（荧光）材料的基质成分，还是被用作激活剂，共激活剂，敏化剂或掺杂剂，所制成的发光材料，一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。30多年来，我国稀土发光及材料科学技术的研发在各级领导和部门关心下从起步和跟踪走向自主发展；稀土荧光体（粉）生产从零开始，已形成一个新的产业。 20世纪60年代是稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展的划时代和转折点。三价稀土离子发光的光学光谱学、晶体场理论等基础研究日益深入和完善。1964年，高效YVO4∶Eu和Y2O3∶Eu红色荧光粉和1968年Y2O2S∶Eu红色荧光粉的发明，并很快被应用于彩色电视显象管（CRT）中。步入70年代，无论是基础研究，还是新材料研制及其开发应用进入迅速发展时期。 在20世纪70年代以前，我国稀土发光及材料科学和技术并没有形成，仅中科院物理所对CaS和SrS体系中掺Eu、Sm、Ce离子的红外磷光体的光致发光性能，以及在ZnS∶Cu或Mn的电致发光材料中某些稀土离子作为掺杂剂对性能影响进行少量的研究。所用稀土材料全部进口，价格比黄金还贵。 20世纪70年代中科院长春物理所抓住机遇，将这一时期国际上大量的新科研成果引入翻译出版向全国介绍，起"催化剂"作用；同时有一批从事稀土分离的化学科技工作者也纷纷转入从事稀土发光及材料科研和开发工作，加之彩电荧光粉会战，使这一新兴学科在我国正式起步并不断发展。 20世纪60和70年代国际稀土发光材料发展和我国稀土冶炼及分离工业崛起，许多单位跟踪国际上已有成效的工作，纷纷开展稀土离子发光性能研究，以及许多不同用途、不同体系的稀土发光功能材料的研发工作，这里特别应指出的彩电荧光粉成为全国会战任务。 根据当时国内外发展，1973年国家计委下达彩电荧光粉全国会战任务，由中科院长春物理所任组长单位，组织北京大学、北京有色金属研究总院、南京华东电子管厂、北京化工

长余辉材料的种类、性质和应用 刘钦濡

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]系统地介绍了长余辉材料的种类、性质及几种应用。 [关键词]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: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料SrAl2O4:Eu，Dy和Sr4Al14O25: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。 硅酸盐基 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，材料及性能参数见表

纳米技术知识材料

纳米技术知识材料 一、纳米（nano meter,nm）： 一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，千分之一微米。大约是三、四个原子的宽度。 二、纳米科学技术（nanotechnology）： 纳米科学技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学等。纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技。 三、纳米材料（nano material）与纳米粒子（nano particle）： 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。 四、几种典型的纳米材料： a) 纳米颗粒型材料： 应用时直接使用纳米颗粒的形态称为纳米颗粒材料。被称为第四代催化剂的超微颗粒催化剂，利用甚高的比表面与活性可以显著得提高催化效率，例如，以微径小于微米的镍和钢-锌合金的超微颗粒为主要成分制成的催化剂可使有机物氯化的效率达到传统镍催化剂的10倍；超细的铁微粒作为催化剂可以在低温将二氧化碳分解为碳和水，超细铁粉可在苯气相热分解中起成核作用，从而生成碳纤维。 录音带、录像带和磁盘等都是采用磁性粒子作为磁记录介质。随着社会的信息化，要求信息储存量大、信息处理速度高，推动着磁记录密度日益提高，促使磁记录用的磁性颗粒尺寸趋于超微化。目前用金属磁粉（20）纳米左右的超微磁性颗粒）制成的金属磁带、磁盘，国外已经商品化，其记录密度可达4’106～4’107位/厘米（107～108位/英寸），即每厘米可记录4百万至4千万的信息单元，与普通磁带相比，它具有高密度、低噪音和高信噪比等优点。

稀土长余辉发光材料的发展

稀土长余辉发光材料的发展、发光机理及应用 李沣 刘志宇 黄云翔 史怡 摘要：产品中的每一种材料在其中都发挥着其它材料所无可替代的作用，长余辉发光材料就是这众多材料中的一种。它，用量少，但是它长时间发出的余辉，确实很好地解决了许多看似不起眼但是实际办起来又很棘手的问题。 关键词：长余辉发光、硫化物、铝酸盐、稀土金属离子、空穴、缺陷能级 1.相关概念 1.1 荧光与磷光 最初的发光分为荧光及磷光两种。荧光是指在激发时发出的光，磷光是指在激发停止后发出的光。由于瞬态光谱技术的发展，现在对荧光和磷光不作严格区别，荧光和磷光的时间界限已不清楚。但发光总是延迟于激发的，目前从概念上区分这两种发光的判据是从激发到发射是否经历了中间过程。发光的衰减规律常常很复杂，很难用一个反映衰减规律的参数来表示，所以在应用中就硬性规定当激发停止时的发光亮度L衰减到L0的10%时所经历的时间为余辉时间，简称余辉。一般以持续时间10-8 s为分界，短于的10-8 s称为荧光，长于10-8 s的称为磷光。 1.2 吸收光谱与激发光谱 吸收光谱是描述吸收系数随入射光波长变化的谱图。发光材料的吸收光谱主要决定于材料的基质，激活剂和其他杂质对吸收光谱也有一定影响。多数情况下，发光中心是一个复杂的结构，发光材料基质晶格周围的离子对它的性质会产生影响，也可以是由发光材料制备中形成的基质晶格的空位决定。被吸收的光能一部分辐射发光，其余的以晶格振动等非辐射方式消耗掉。大多数发光材料主要吸收带在紫外光谱区。 激发光谱是指发光材料在不同波长的激发下，该材料的某一发光谱线的发光强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。

纳米材料的定义(精)

纳米材料的定义、特点和应用前景 中国科学院上海硅酸盐研究所作者：张青红 图1 图2 图3 什么是纳米材料？ 纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，一纳米等于十的负九次方米，约比化学键长大一个数量级。纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。 纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使

体系的性质产生很大的差别，对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。 纳米材料的特点？ 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来得到不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望得到新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以得到带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术得到了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千平方米，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体积，使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放，正是借助与微米级的半导体制造技术，才实现了其小型化，并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看，这种“小型化”的效益都是十分惊人的。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 纳米材料的应用前景 纳米材料的应用前景是十分广阔的，如：纳米电子器件，医学和健康，航天、航空和空间探索，环境、资源和能量，生物技术等。我们知道基因DNA具有双螺旋结构，这种双螺旋结构的直径约为几十纳米。用合成的晶粒尺寸仅为几纳米的发光半导体晶粒，选择性的吸附或作用在不同的碱基对上，可以“照亮”DNA的结构，有点像黑暗中挂满了灯笼的宝塔，借助与发光的“灯笼”，我们不仅可以识别灯塔的外型，还可识别灯塔的结构。简而言之，这些纳米晶粒，在DNA分子上贴上了标签。目前，我们应当避免纳米的庸俗化。尽管有科学工作者一直在研究纳米材料的应用问题，但很多技术仍难以直接造福于人类。2001年以来，国内也有一些纳米企业和纳米产品，如“纳米冰箱”，“纳米洗衣机”。这些产品中用到了一些“纳米粉体”，但冰箱和洗衣机的核心作用任何传统产品相同，“纳米粉体”赋于了它们一些新的功能，但并不是这类产品的核心技术。因此，这类产品并不能称为真正的“纳米产品”，是商家的销售手段和新卖点。现阶段纳米材料的应用主要集中在纳米粉体方面，属于纳米材料的起步阶段，应该指出这不过是纳米材料应用的初级阶段，可以说这并不是纳米材料的核心，更不能将“纳米粉体的应用”等同与纳米材料。 下面我们选用几副插图来说明纳米材料。 图一：二氧化钛纳米管。多种层状材料可形成管状材料，最为人们所熟悉的是碳纳米管。图一为二氧化钛纳米管的透射电镜照片，这种管是开口、中空管，比表面积能达到400m2/g，可能在吸附剂、光催化剂等方面有应用前景。 图二：晶内型纳米复相陶瓷，颜色较浅的大晶粒内部有一些深色的颗粒，在陶瓷收到外力破坏时，这些晶内的深色颗粒像一颗颗钉子，抑制裂纹扩散，起到对陶瓷材料的增强和增韧作用。 图三：二氧化钛纳米颗粒的透射电镜照片。可以看出二氧化钛仅为7纳米左右。人们不仅要问：如此小的纳米颗粒肉眼能否看到？商家提供的“纳米粉体”能看得到吗？如此小的晶粒用肉眼是看不到的，可以借助于电子显微镜来看。由于这些晶粒聚集在一起，我们可以看到聚集后的粉体，除了能感觉到“纳米粉体”更膨松外，不借助科学的表征方法，我们难以区别它们。 在材料科学家和其他科学家经过不懈努力后，取得了重大突破，在一些先进国家相继建立了受控聚变实验装置，进行科学实验。更令人兴奋的是，受控核聚变经过近半个世纪的努力，它的科学可行性已由现有的实验结果外推确认，图2为其实验装置Tokamak示意图。而最具说服力的实验是1991年11月JET和1993年12月TFTR的D-T实验，证明受控核聚变已不是可望而不可及的幻想，而是经过努力可望在本世纪中叶付诸应用的有效能源。

稀土长余辉发光材料SrAl2O4Eu2+,Dy3+的制备及性能研究【文献综述】

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。反应物颗粒越细，其比表面积也就越大，有利于固相反应的进行。因此，将反应物充分混合和研磨均匀，可增加反应物之间的接触面积，

长余辉发光材料概述

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行能量传递的过程，具体的长余辉材料有不同的发光模型，但最流行的是两类：一是载流子传输；二是隧穿效应。前者包含电子传输、空穴传输和电子空穴共传输，后者包括激发、能量存储与热激励产生发射的全程隧穿和仅是“热激励”发射的半程隧穿。除这两类外，学术界还有学者提出位形坐标[2]、能量传递、双光子吸收和Vk传输模型。至今为止，上述模型都是根据已有的实验结果提出的假设，可以解释一定的实验现象，但缺乏足够的论据，也存在若干不确定因素，难以让人信服，而发光机理的研究又是为新材料设计提供物理依据所必须的，有待进一步深入。

小论文 ----长余辉发光材料

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。但漆黑的条件下往往无法在第一时间内找到消防设备。如果在消防没备广贴有用长余辉发光材料制成的标志，或在灭火器后面安放长余辉发光标志底村，在黑暗情况下，我们就能马上看到灭火器，进行及时地处理，达到自救或被救的目的。 2.2建筑装饰装溃领域 随着科学进步和人民生活水平的日渐提高。人们对生活质量的要求和品味越来越高，建筑装饰材料也随之得到较为迅速的发展，越来越多地展现于人们的日常生活中。同时，人们追求高档美观适于现代简便快捷生活方式的家居装饰品和装修方式，许多具有持殊功能的新颖的建筑装饰材料也随之应运而生，并得到普遍的认同和广泛的应用。发光建筑装饰材料集美观装饰发光于一体，在暗处具有独特的发光视觉效果。 2.2.1发光装饰膜板 发光膜后覆有不干胶，可方便地贴于各种物体的表面，用于制作居家的装饰品、

纳米材料及其应用前景

纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词：纳米材料；功能；应用； 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、 强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。 使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油 钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用 变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面 有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的 隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体 器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

长余辉材料的种类,性质和应用汇总

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

发光材料综述

结构与物性结课作业 发 光 材 料 综 述 学院：物理与电子工程学院 专业：材料物理13-01 学号：541311020102 姓名：陈强

发光材料综述 摘要： 能够以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射（非平衡辐射）物质叫做发光材料。发光是辐射能量以可见光的形式出现。辐射或任何其他形式的能量激发电子从价带进入导带，当其返回到价带时便发射出光子（能量为 1.8~3.1eV）。如果这些光子的波长在可见光范围内，那么，便产生了发光现象。 0引言 发光材料是国家重要战略能源，在人们的日常生活中也占据着重要地位，被广泛应用于各个领域，因此对发光材料的研制和运用受到越来越多的关注。 本文基于发光材料研究现状，分析发光材料种类和制备方式，并介绍几种不同发光材料在生活中的应用，以期推动我国发光材料研究探索，为国家建设和人们生活水平提高提供助力。发光材料是人类生活重要材料之一，在航天科技、海洋运输、医学医疗、出版印刷等各个领域被广泛应用，具有极为重要的战略地位。 随着科学技术的发展，发光材料研究已经成为了我国科学界广泛关注的焦点，其运用技术直接关系到人们日常生活质量和国防建设，因此如何推动发光材料研制，将其更加安全、合理、高效的应用于生产生活中，成为了亟待解决的问题。 1发光材料分类 发光材料按激发的方式可分为以下几类： 1.1光致发光材料 用紫外、可见及红外光激发发光材料而产生的发光称为光致发光，该发光材料称为光致发光材料。 光致发光过程分为三步：①吸收一个光子；②把激光能转移到荧光中心；③

由荧光中心发射辐射。 发光的滞后时间约为10-8s的称为荧光，衰减时间大于10-8s的称为磷光。 光致发光材料一般可分为荧光灯用发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料。 按发光驰豫时间分类，光致发光材料分为荧光材料和磷光材料。 图1 1.2电致发光材料 所谓电致发光是在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，又称场致发光。这种发光材料称为电致发光材料，或称场致发光材料。 1. 本征式场致发光 简单地说，本征式场致发光就是用电场直接激励电子，电场反向后电子与中心复合而发光的现象。 2. 注入式发光 注人式场致发光是由Ⅱ- Ⅳ族和Ⅲ - Ⅴ族化合物所制成的有 p - n 结的二极管，注人载流子，然后在正向电压下，电子和空穴分别由 n 区和 p 区注人到结区并相互复合而发光的现象。又称p-n结电致发光 目前大概可以有以下几种材料: 1.2.1直流电压激发下的粉末态发光材料 目前常用的直流电致发光材料有Zn S:Mn，Cu，其发光亮度大约为350 cd/m。

纳米材料与技术复习思考题

" 一、填空：（每空 1 分，总共 30分） 1. 纳米尺度是指 1~100nm。 2. 纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学。 3. 纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术。 4. 当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称 为低维材料。 5. 一维纳米材料中电子在 2 个方向受到约束，仅能在 1 个方向自由运动，即 电子在 2 个方向的能量已量子化。一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广 ； 泛关注的，又称为量子线。 6. 1997 年以前关于 Au、Cu、Pd 纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因 是材料的密度偏低。 7. 纳米材料热力学上的不稳定性表现在纳米晶粒容易长大和相变两个方 面。 8. 纳米材料具有高比例的内界面，包括晶界、相界、畴界等。 9. 根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为：水溶液溶胶-凝胶法和醇盐溶胶-凝胶法 10. 隧穿过程发生的条件为 |Q| > e/2 。 11. 磁性液体由三部分组成：磁性颗粒、表面活性剂和基液。 * 12. 随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向 短波方向移动，即蓝移。 13. 光致发光指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入 低能级被空穴捕获而发光的微观过程。仅在激发过程中发射的光为荧光。 在激发停止后还继续发射一定时间的光为磷光。 14. 根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：扶手椅型、锯齿型、螺旋型 15. STM 成像的两种模式是恒电流模式和恒高度模式。 ] 二、简答题：（每题 5分，总共 45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些 答：主要有两种技术：Top down（由上而下）的方法和 Bottom up（由下而上）的方法（2 分）；Top down 由上而下的方法是一种采用物理和化学方法对宏观物质的超细化的纳米科技的研究方法。Bottom up 由下而上的方法，以原子、分子、团簇等为基元组装具有特定功能的器件、材料。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去制造具有特殊功能的产品。 … 2、纳米材料的分类 答：纳米材料通常按照维度进行分类。 超细粒子，团簇→ 0 维材料 纳米线或管→ 1 维纳米材料

光致发光材料荧光光谱分析解读

第六章光致发光材料荧光光致发光材料荧光光谱分析荧光光谱分析 案例： 3000 534.4 5000 627.8 Intensity/a.u. 2000150010005000 200 300 400 500 600 700 262.4 Intensity/a.u. 2500 4000300020001000 550 600 650 700 567 wavelength/nmwavelength/nm 图6-1 CaS:Eu,Sm激发光谱（监控波长630nm）图6-2 CaS:Eu,Sm荧光光谱（监控波长630nm） 100 35003000 Intensity/a.u. 629.8 806040200 Intensity/a.u. 25002000150010005000 550 600

650 700 750 8001000120014001600 λ/nm wavelength/nm 图6-4 CaS:Eu,Sm红外响应光谱 图6-3 CaS:Eu,Sm红外上转换发射光谱（980nm激发）概念： 当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚上闪闪发光，是因为像章上涂了一层所谓长余辉的发光材料。当日光或灯光中的短波光照射这种像章的时候，像章上的长余辉发光材料吸收了激发光的能量并储存起来，然后慢慢地发出光来，这种发光可以持续几个小时。 紫外线和红外线虽然看不见，但我们也把他们归结为光。因此，光致发光是指激发波长落在从紫外到近红外这个范围内的发光。 下面介绍光致发光的主要特征和一般规律。 一. 吸收光谱 当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收，吸收多少，显然是重要的。 发光材料对光的吸收，和一般物质一样，都遵循以下的规律，即： I(λ)=I0(λ)e-kλx 其中I0(λ)是波长为λ的光射到物质时的强度，I(λ)是光通过厚度x后的强度，kλ是不依赖光强、但随波长变化而变化的，称为吸收系数。kλ随波长（或频率）的变化，叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。 二. 反射光谱