微波煅烧法合成荧光材料的研究(2)
1.1 荧光材料概述
荧光材料在生活中随处可见，从上个世纪80年代以来，荧光材料得到了长足的发展。越来越多的荧光材料被合成出来，更多的优秀合成工艺也被相继开发。
荧光现象是一种光致冷发光。当某种处于常温状态的物质受到入射光的照射（一般为紫外射线或者X射线），该物质的电子层吸收光能后进入激发态，在之后的几微秒或十几微秒内退激再发射出射线（发射射线波长一般大于入射射线且通常为可见光）。而一旦入射光停止照射荧光物质，激发和退激发也就随之停止，荧光现象也就消失。[1]具有这种性质物质就成为荧光物质。
1.2 荧光材料的材料发光机理
荧光材料的机理可以大致分为三类，第一类称为自发荧光物质，这种物质，只要受到激发就可以产生荧光。如血红素、叶绿素等经紫外线激发后，能发出红色的荧光，这种荧光称为自发荧光。
第二种是诱发荧光物质，即物体需要经荧光染料染色后再通过紫外线照射激发才能发出荧光，称为诱发荧光。诱发荧光又根据退激类型可分共振荧光、非共振荧光与敏化荧光等三种。
第三种是比较特殊长余辉荧光材料，这种材料的特殊之处在于能够储存外界光辐照能量，在随后的时间，适宜的温度下，可以缓慢的释放这些光能来发出荧光。稀土金属离子易于形成合适的势能陷阱，常作为合成荧光材料的发光中心。长余辉材料凭借其特殊的优势在无机和有机荧光材料中已应用广泛。[2]
当入射光照射具有荧光性质的物质时，荧光物质进入激发态。其中荧光物质的电子从基态S0（通常为自旋单重态）受到激发跃迁至具有相同自旋多重度的激发态S2*，即S0 +hvEX→S*2公式中h = 普朗克常数 ，vEX = 入射光光子的频率。然后处于激发态S2*的电子会通过许多种不同的方式回到稳定态。比如电子可以从S2*经由瞬时的（短于10-12秒）内转换过程跃迁至能级较低的轨道转变为具有相同自旋多重度的激发态S1*：S2*→S1*，（这个过程是无辐射的），之后从S1*以发光的形式将能量以光能释放回到基态S0：S1*→S0+ hvF，这种被检测到的光就称为荧光，其频率为vF。由于激发态S1*的轨道能级低于S2*，所以这个退激发中发出的荧光的频率vF低于入射光的频率vEX。荧光态的存在时间很短一般为为10-8至10-5秒。一般电子从激发态S2*跃迁能级至S1*的内转换过程十分迅速，并且荧光材料的电子可以通过振动弛豫过程（约10-11秒）在大量高速的热碰撞中迅速达到平衡，振动基态S1*的激发与退激发是大部分荧光产生的原因。分析归纳荧光产生的机理为：
S0 +hvEX→S*2→S1*→S0+ hvF
荧光物质的量子效率定义为出射荧光光子数和入射光光子数比。
对于长余辉材料，它作用机理的特殊之处在于。在射线的激发作用下，电子被激发从基态跃迁至激发态，一部分电子退激返回低能级发光。而另一部分电子则通过弛豫过程储存在缺陷能级中处于一个较为稳定的状态。当缺陷能级电子再次被能量激发时，电子重新受到激发回到激发态能级，接着跃迁回基态而发光。余晖的时间长短、光强与储存在缺陷能级中的电子数目，及吸收的能量有关，缺陷能级中的电子数目越多，吸收的能量多，余晖时间越长，从而不需要光照也能产生持续的荧光。这也是长余辉材料能储存光能原理所在。[3]
1.3 荧光材料的合成方法简介
当各种各样的荧光材料被发现或合成出来后，对应的各种针对不同基质特性不同反应条件的合成方法工艺也别相继开发出来[4]。现在工艺成熟且也较为常见的有溶胶－凝胶法、燃烧合成法、高温固相法、微波煅烧法、恒温水热法、热解喷雾法、电弧法、化学沉淀法等制备技术。这些制备方法不仅基本原理有着显著的差异，适用性也各不相同，具有较强的针对性和选择性。