离子掺杂硅酸钙镁材料合成及性能研究(3)
这种材料的基本发光原理是：在材料制备的过程中，掺杂的元素在基质中形成发光中心和陷阱中心，当受到外界光激发时，发光中心的基态电子跃迁到激发态，当这些电子从激发态跃迁回基态时，形成发光。同时，一些电子在受激时落入陷阱中心被束缚。光照撤除后，受环境温度的扰动，束缚于陷阱的电子跳出陷阱落到基态，释放的能量激发发光中心形成发光。由于束缚于陷阱的电子是受环境温度的扰动逐渐跳出陷阱，因此发光表现为一个长时间的过程，即形成了长的余辉[2，3]。
图1.1电子激发图
1.3 长余辉材料分类
1.3.1 硫化物体系
有关长余辉材料的研究已有140 年的历史，传统的长余辉材料有硫化锌和硫化钙荧光体。发出黄绿光的CaS:Cu，它是第一个有实际应用价值的长余辉材料。经过逐步完善，出现了加入Co，Pm 等激活剂的材料。虽然其发光时间得到延长，但其不耐紫外线，处理废料费用高和对危害人体和环境等问题使其应用受到了限制，于是出现了以稀土离子为激活剂的新型长余辉材料(主要是Eu2+)，但其化学性质仍不太稳定。
1999 年Murazaki[20]通过掺杂Mg 和Ti 使传统的Y2O2S:Eu 发光材料产生了红色长余辉比传统的碱土硫化物长余辉时间长，亮度高。稀土激活的硫化物体系显著特点是发光颜色从蓝到红的多样性，目前这是其它长余辉材料很难实现的。
1.3.2 钛酸盐体系
自首次报道了CaTiO3:Pr3+的红色长余辉特性以来，关于研究对稀土离子激活的碱土钛酸盐体系长余辉材料的报道日益增多。CaTiO3:Pr3+具有较长的余辉时间，基质化学性质稳定，耐候性[良好7]。
1.3.3 硅酸盐体系
虽然铝酸盐体系长余辉材料化学性质稳定，发光效率高，余辉时间长，无放射性污染，但其发光颜色单调(主要在440～520 nm 范围内)，遇水不稳定，需要高纯度的原料，生产成本高。为另辟新径，出现了另一类长余辉材料。
硅酸盐系列长余辉材料其发光颜色可与铝酸盐长余辉发光材料互补，有良好的耐水性，在陶瓷行业的应用性能优于铝酸盐材料，目前，其研究能达到应用水平的暂时只有焦硅酸盐体系。作为基质的焦硅酸盐，主要是含镁的正硅酸盐和三元的焦硅酸盐。通过改变材料的组成，得到了发射光谱峰值在470～540 nm 范围内可连续变化，获得发蓝、蓝绿、绿、绿黄、黄等颜色光的长余辉材料。
1.3.4 铝酸盐体系
由于硫化物体系长余辉发光材料的发光性质不稳定，余辉时间短，因此稀土激活的碱土铝酸盐是近年来研究最多、应用最广的长余辉材料。
1946 年，Froelich[20]发现SrAl2O4: Eu+在利用分段加热法估算了陷阱深度分布和余辉时间。2003 年，Peng 等[5]研究了Sr4Al14O25 中加入的铕离子(Eu3+→Eu2+)的还原过程，建立了电荷补偿模型来解释此过程。2004 年，吕兴栋等[17]利用四乙氧基硅为硅包膜剂在发光颗粒表面进行包膜处理，研究包膜对SrAl2O4:Eu2+，Dy3+耐水性及发光亮度的影响。
1.4 长余辉材料应用
长余辉材料所涉及到很广泛的的应用领域，其制品的种类很多，其中发光涂料、油墨、塑料、纤文等制品的制备方法主要是将长余辉材料作为添加成分搀杂于聚合物基体材料中，长余辉材料不经受髙温处理，工艺比较简单。长余辉发光陶瓷、搪瓷和玻璃制品的制造工艺比较复杂，主要是因为在这些制品的制造过程中需要逬行髙温处理，尽管长余辉材料本身就是一种功能陶瓷材料，但它的热稳定性是有一定限度的，长余辉材料的发光性能受温度影响很大，随着灼烧温度的升高，发光亮度急剧下降，甚至发生荧光猝灭。
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