第七章稀土发光材料优秀课件.ppt

第七章稀土发光材料第1页，本讲稿共76页21.固体的发光固体的发光某一某一固体化合物固体化合物固体化合物固体化合物受到受到光子光子、带电粒子带电粒子、电场电场或或电离辐射电离辐射的激发，会发生的激发，会发生能量的吸收能量的吸收、存储存储、传递传递和和转换过程转换过程。如果如果激发能量激发能量激发能量激发能量转换为可见光区的转换为可见光区的电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射，这，这个物理过程称为个物理过程称为固体的发光固体的发光。第2页，本讲稿共76页3发光材料发光材料发光材料发光材料由由基质基质和和激活剂激活剂组成，在一些材料中，组成，在一些材料中，还搀入其它还搀入其它杂质离子杂质离子来来改善发光性能改善发光性能。基质基质：作为：作为材料主体材料主体的化合物；的化合物；激活剂激活剂激活剂激活剂：作为：作为发光中心发光中心的少量搀杂离子。的少量搀杂离子。第3页，本讲稿共76页4发光发光是一种宏观现象，但它和晶体内是一种宏观现象，但它和晶体内部的部的缺陷结构缺陷结构、能带结构能带结构、能量传递能量传递、载流子迁移载流子迁移等等微观性质和过程微观性质和过程密切相关。密切相关。第4页，本讲稿共76页5 固体发光与晶体内部结构固体发光与晶体内部结构晶体中的能带有晶体中的能带有价带价带价带价带、导带导带导带导带、禁带禁带。但是，但是，在实际晶体中在实际晶体中，可能存在，可能存在杂质原子杂质原子或或晶格缺陷晶格缺陷，局部地，局部地破坏了晶体内部的规则排破坏了晶体内部的规则排列列，从而产生一些，从而产生一些特殊的能级特殊的能级，称为，称为缺陷能级缺陷能级缺陷能级缺陷能级。第5页，本讲稿共76页6作作为为发发光光材材料料的的晶晶体体，往往往往有有目目的的地地搀搀杂杂其其它它杂杂质质离离子子以以构构成成缺缺陷陷能能级级，它它们们对对晶体的发光晶体的发光起着关键作用。起着关键作用。第6页，本讲稿共76页7发光发光发光发光是是去激发去激发去激发去激发的一种方式。的一种方式。晶体中电子晶体中电子的的被激发被激发和和去激发去激发互为逆过程互为逆过程。被激发被激发和和去激发去激发可能在可能在价带价带价带价带、导带导带和和缺缺陷能级陷能级中任意两个之间进行。中任意两个之间进行。第7页，本讲稿共76页8被激发被激发被激发被激发和和去激发去激发去激发去激发发生的过程如下：发生的过程如下：价带价带与与导带导带导带导带之间；之间；价带价带与与缺陷能级缺陷能级之间；之间；缺陷能级缺陷能级与与导带导带之间；之间；两个不同能量的两个不同能量的缺陷能级缺陷能级缺陷能级缺陷能级之间。之间。第8页，本讲稿共76页9电子在电子在去激发跃迁去激发跃迁过程中，过程中，将所吸收的将所吸收的能量释放出来能量释放出来，转换成，转换成光辐射光辐射。辐射的光能辐射的光能取决于取决于电子跃迁前后电子跃迁前后所在所在能带能带(或能级或能级)之间的能量差值之间的能量差值。第9页，本讲稿共76页10在在去激发跃迁去激发跃迁去激发跃迁去激发跃迁过程中，过程中，电子也可能将一部分电子也可能将一部分能量能量转移给其它原子转移给其它原子转移给其它原子转移给其它原子，这时，这时电子辐射的光能电子辐射的光能小于小于跃迁前后跃迁前后电子所在电子所在能带能带(或能级或能级)的能量差的能量差。第10页，本讲稿共76页11 发光过程发光过程固体固体发光的物理过程发光的物理过程示意图如下：示意图如下：其中，其中，M表示表示基质晶格基质晶格；A和和S为为搀杂离子搀杂离子；并假设并假设基质晶格基质晶格M的吸收的吸收不产生辐射不产生辐射。第11页，本讲稿共76页12这时，这时，基质晶格基质晶格基质晶格基质晶格M吸收激发能吸收激发能，传递给搀传递给搀杂离子杂离子，使其，使其上升到激发态上升到激发态，它，它返回基态时返回基态时可能有以下三种途径：可能有以下三种途径：第12页，本讲稿共76页13以热的形式以热的形式把激发能量把激发能量释放给邻近的晶格释放给邻近的晶格，称为称为“无辐射弛豫无辐射弛豫无辐射弛豫无辐射弛豫”，也叫，也叫荧光猝灭荧光猝灭荧光猝灭荧光猝灭；以以辐射形式辐射形式释放激发能量释放激发能量，称，称“发光发光”；第13页，本讲稿共76页14S将激发能传递给将激发能传递给A，即，即S吸收的全部或吸收的全部或部分激发能部分激发能由由A A产生发射产生发射而释放出来，这种现象而释放出来，这种现象称为称为“敏化发光敏化发光”，A称为称为激活剂激活剂激活剂激活剂，S通常被称为通常被称为A的敏化剂的敏化剂的敏化剂的敏化剂。第14页，本讲稿共76页15 荧光和磷光荧光和磷光激活剂激活剂吸收能量后吸收能量后，激发态的寿命激发态的寿命极短，一极短，一般大约仅般大约仅10-8s就会自动地就会自动地回到基态回到基态而而放出光子放出光子放出光子放出光子，这种发光现象称为这种发光现象称为荧光荧光。撤去激发源撤去激发源后，后，荧光立即停止荧光立即停止。第15页，本讲稿共76页16被激发的物质被激发的物质在切断激发源后在切断激发源后仍能继续发仍能继续发光光，这种发光现象称为，这种发光现象称为磷光磷光磷光磷光。有时有时磷光能持续几十分钟甚至数小时磷光能持续几十分钟甚至数小时，这，这种发光物质就是通常所说的种发光物质就是通常所说的长余辉材料长余辉材料。第16页，本讲稿共76页17即：即：“荧光荧光”指的是指的是激发时的发光激发时的发光，而而“磷光磷光”指的是指的是发光在激发停止后发光在激发停止后，可，可以以持续一段时间持续一段时间。第17页，本讲稿共76页182.稀土的电子层结构和光谱学性质稀土的电子层结构和光谱学性质发光的本质发光的本质是是能量的转换能量的转换，稀土之所以具，稀土之所以具有优异的发光性能，就在于它具有有优异的发光性能，就在于它具有优异的能优异的能量转换功能量转换功能，而这又是由其，而这又是由其特殊的电子层结构特殊的电子层结构决定的。决定的。第18页，本讲稿共76页19 稀土元素基态原子的电于层构型稀土元素基态原子的电于层构型Sc ls22s22p63s23p63d14s2 Y ls22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 Ln（La-Lu）ls22s22p63s23p63d104s24p64d104f0145s25p65d016s2 第19页，本讲稿共76页20 稀土元素的价态稀土元素的价态 其中，其中，其中，其中，横坐标横坐标横坐标横坐标为为原子序数原子序数，纵坐标线的长短纵坐标线的长短纵坐标线的长短纵坐标线的长短表示表示价态变化倾向价态变化倾向的相对大小。的相对大小。第20页，本讲稿共76页21 稀土离子的发光特点稀土离子的发光特点+3价稀土离子的发光特点价稀土离子的发光特点具有具有f-f 跃迁跃迁的发光材料的的发光材料的发射光谱呈发射光谱呈线状线状，色纯度高色纯度高色纯度高色纯度高；荧光寿命长荧光寿命长；第21页，本讲稿共76页22由于由于4f轨道处于内层轨道处于内层，材料的，材料的发光颜色发光颜色发光颜色发光颜色基本基本不随基质的不同而改变不随基质的不同而改变不随基质的不同而改变不随基质的不同而改变；光谱形状光谱形状很少随温度而变很少随温度而变，温度猝灭小温度猝灭小，浓度猝灭小浓度猝灭小。第22页，本讲稿共76页23在在+3价价稀稀土土离离子子中中，Y3+3+和和LaLa3+无无4f电电子子，Lu3+的的4f亚亚层层为为全全充充满满的的，都都具具有有密密闭闭的的壳壳层层，因因此此它它们们属属于于光光学学惰惰性性的的，适适用用于于作作基基质材料质材料质材料质材料。第23页，本讲稿共76页24从从Ce3+3+到到YbYb3+，电子依次填充在，电子依次填充在4f轨道，轨道，从从f 1 到到 f 13，其电子层中都，其电子层中都具有未成对电子具有未成对电子，其其跃迁可产生发光跃迁可产生发光，这些离子适于，这些离子适于作为发光作为发光材料的材料的激活离子激活离子激活离子激活离子。第24页，本讲稿共76页25 非正常价态稀土离子的光谱特性非正常价态稀土离子的光谱特性价态的变化价态的变化是是引发、调节和转换引发、调节和转换材料功能特材料功能特材料功能特材料功能特性性性性的重要因素，的重要因素，发光材料的某些功能发光材料的某些功能往往可通过往往可通过稀土价态的改变稀土价态的改变来实现。来实现。+2+2价态稀土离子的光谱特性价态稀土离子的光谱特性价态稀土离子的光谱特性价态稀土离子的光谱特性+4价态稀土离子的光谱特性价态稀土离子的光谱特性第25页，本讲稿共76页26+2价态稀土离子的光谱特性价态稀土离子的光谱特性+2价态稀土离子价态稀土离子(RE2+)有有两种电子层构型两种电子层构型：4 f n-15 d1 1和和4f n。4fn-15dl构型的特点是构型的特点是5d轨道裸露于外层轨道裸露于外层，受受外部场的影响外部场的影响显著。显著。第26页，本讲稿共76页274fn-15dl l 4fn(即即d-f跃迁跃迁)的的跃迁发射呈宽带跃迁发射呈宽带跃迁发射呈宽带跃迁发射呈宽带，强度较高强度较高，荧光寿命短荧光寿命短荧光寿命短荧光寿命短，发射光谱发射光谱发射光谱发射光谱随随基质基质组成、组成、结构的改变而发生明显变化。结构的改变而发生明显变化。与与RE3+相比相比，RERE2+的激发态的激发态能级间隔被压能级间隔被压缩缩，最终导致，最终导致最低激发态能量降低最低激发态能量降低，谱线红移谱线红移。第27页，本讲稿共76页28+4价态稀土离子的光谱特性价态稀土离子的光谱特性+4+4价态稀土离子价态稀土离子价态稀土离子价态稀土离子和与其和与其相邻的前一个相邻的前一个相邻的前一个相邻的前一个+3+3价稀价稀价稀价稀土离子土离子土离子土离子具有相同的具有相同的4f电子数目电子数目。例如，。例如，Ce4+和和La3+，Pr4+和和Ce3+，Tb4+和和Gd3+等。等。第28页，本讲稿共76页29+4价态稀土离子价态稀土离子的的电荷迁移带能量电荷迁移带能量较低，较低，吸收峰往往吸收峰往往移到可见光区移到可见光区。如如Ce4+与与Ce3+的混价的混价电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁形成的形成的吸吸收峰收峰已延伸到已延伸到450nm附近，附近，Tb4+的吸收峰在的吸收峰在430nmnm附近。附近。第29页，本讲稿共76页30 稀土发光材料的分类稀土发光材料的分类稀土离子作为激活剂稀土离子作为激活剂在基质中，作为在基质中，作为发光中心发光中心发光中心发光中心而而掺入的离子掺入的离子称称为为激活剂激活剂。第30页，本讲稿共76页31以稀土离子作为激活剂以稀土离子作为激活剂的的发光体发光体是稀土发光是稀土发光材料中的最主要的一类，根据材料中的最主要的一类，根据基质材料的不同基质材料的不同基质材料的不同基质材料的不同又又可分为两种情况：可分为两种情况：材料基质为材料基质为稀土化合物稀土化合物；如如Y2O3：Eu3+；材料基质为材料基质为非稀土化合物非稀土化合物；如如SrAl2O4：Eu2+。第31页，本讲稿共76页32可可以以作作为为激激活活剂剂的的稀稀土土离离子子主主要要是是Gd3+两侧的两侧的Sm3+、Eu3+3+、Eu2+、TbTb3+、Dy3+。其中应用最多的是其中应用最多的是Eu3+3+和和TbTb3+。第32页，本讲稿共76页33Tb3+是常见的是常见的绿色发光材料的激活离绿色发光材料的激活离子子。另外，另外，Pr3+、Nd3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Y3+可作为可作为上转换材料的上转换材料的激活剂激活剂激活剂激活剂或或敏化剂敏化剂。第33页，本讲稿共76页34可以通过选择可以通过选择基质的化学组成基质的化学组成，添加适当的，添加适当的阳离子或阴离子阳离子或阴离子，改变晶场改变晶场对对Eu2+的影响，制备的影响，制备出出特定波长的特定波长的新型荧光体，提高荧光体的发光效新型荧光体，提高荧光体的发光效率，故这类率，故这类发光材料发光材料具有广泛的应用。具有广泛的应用。第34页，本讲稿共76页35 稀土化合物作为基质材料稀土化合物作为基质材料常见的可常见的可作为基质材料的稀土化合物作为基质材料的稀土化合物有有Y2 2O3、LaLa2 2O3和和Gd2 2O3 3等，也可以等，也可以稀土与过渡稀土与过渡元素共同构成的化合物元素共同构成的化合物作为基质材料作为基质材料(如如YVO4)。第35页，本讲稿共76页36 三基色原理三基色原理 将将适适当当选选择择的的三三种种基基色色(红红、绿绿、蓝蓝)按按不不同同比比例例合合成成，可可引引起起不不同同的的彩色感觉；彩色感觉；第36页，本讲稿共76页37合成的彩色合成的彩色光的亮度光的亮度决定于决定于三基三基色亮度之和色亮度之和，其，其色度色度决定于决定于三基色成分三基色成分的比例的比例；三种基色三种基色彼此独立彼此独立，任一种基色不，任一种基色不能由其他两种基色配出。能由其他两种基色配出。第37页，本讲稿共76页383.灯用发光材料灯用发光材料稀土发光材料的稀土发光材料的一大应用领域一大应用领域便是便是电光源电光源，灯用荧光粉灯用荧光粉灯用荧光粉灯用荧光粉的产量在的产量在所有荧光粉中所有荧光粉中占据首位。占据首位。电光源电光源主要分为主要分为两大类两大类：热辐射热辐射热辐射热辐射发光光源；发光光源；气体放电气体放电发光光源。发光光源。第38页，本讲稿共76页39与与热辐射光源热辐射光源相比，相比，气体放电光源气体放电光源具有显具有显著的优点，例如，不受著的优点，例如，不受灯丝熔点的限制灯丝熔点的限制；辐射光辐射光谱可以选择谱可以选择；发光效率发光效率远远超过热辐射光源；远远超过热辐射光源；寿命长寿命长，可达几万小时；而且在使用寿命期间，可达几万小时；而且在使用寿命期间光光输出的维持性能输出的维持性能好。好。第39页，本讲稿共76页40 气体放电和气体放电光源气体放电和气体放电光源在特定条件下在特定条件下(例如例如强电场强电场，光辐射光辐射、粒子粒子轰击轰击和和高温加热高温加热等等)，气体分子将发生电离气体分子将发生电离，产，产生可自由移动的生可自由移动的带电粒子带电粒子，在电场作用下形成电，在电场作用下形成电流。这种流。这种电流通过气体的现象电流通过气体的现象称为称为气体放电气体放电气体放电气体放电。第40页，本讲稿共76页41在在电离气体电离气体中，存在着各种中，存在着各种中性粒子中性粒子和和带带电粒子电粒子，它们之间存在着，它们之间存在着复杂的相互作用复杂的相互作用，带带电粒子电粒子不断地不断地从电场中从电场中获得能量获得能量，并通过，并通过各种各种相互作用相互作用把把能量传递能量传递给其他粒子。给其他粒子。当这些当这些激发粒子激发粒子自发返回基态时自发返回基态时，发出电发出电磁辐射磁辐射。第41页，本讲稿共76页42此外，此外，电离气体中电离气体中正、负粒子的复合正、负粒子的复合，带电粒子带电粒子在离子场中的减速在离子场中的减速，也都会，也都会产生辐产生辐射射。因而，因而，气体放电气体放电总是伴随着总是伴随着辐射效应辐射效应辐射效应辐射效应，利用这一原理制成的光源称为利用这一原理制成的光源称为气体放电光源气体放电光源气体放电光源气体放电光源。第42页，本讲稿共76页43 稀土发光材料在气体放电光源领域的应用范围稀土发光材料在气体放电光源领域的应用范围 第43页，本讲稿共76页44 低压汞灯低压汞灯利用汞蒸气放电的灯利用汞蒸气放电的灯统称为统称为汞灯汞灯。按按蒸蒸气气压压的的不不同同，汞汞灯灯分分为为低低压压汞汞灯灯和和高高压压汞汞灯灯，若若在在这这两两种种灯灯的的外外壳壳内内壁壁涂涂以以荧荧光光粉粉，就就称称为为低压水银荧光灯低压水银荧光灯和和高压水银荧光灯高压水银荧光灯。第44页，本讲稿共76页451949年出现了性能优异的年出现了性能优异的锰、锑激活锰、锑激活锰、锑激活锰、锑激活的的卤磷酸钙荧光粉卤磷酸钙荧光粉卤磷酸钙荧光粉卤磷酸钙荧光粉(卤粉卤粉)，其，其量子效率较高量子效率较高，稳定性好稳定性好，原料易得原料易得，价格便宜价格便宜，而且可以，而且可以通过通过调整配方比例调整配方比例获得获得冷白冷白冷白冷白、暖白暖白暖白暖白和和日光色日光色的输出，这些突出的优点使它一直沿用至的输出，这些突出的优点使它一直沿用至今。今。第45页，本讲稿共76页46 汞灯发光原理（发光效率和显色性差）汞灯发光原理（发光效率和显色性差）电子轰击电子轰击Hg使其使其激发激发受激受激Hg放出紫外线放出紫外线(25.07nm,185nm)紫外线使紫外线使Sb3+,Mn2+激发激发处于激发态的处于激发态的Sb3+和和Mn2+返回基态时发出光返回基态时发出光(Sb3+为为490nm,Mn2+为为185nm)，二者的，二者的光谱范围都较光谱范围都较宽宽，几乎遍及整个可见光谱范围，几乎遍及整个可见光谱范围 一种白色光。一种白色光。第46页，本讲稿共76页47稀土三基色荧光灯稀土三基色荧光灯 （1977年获得美国重大技术发明奖）年获得美国重大技术发明奖）发蓝光发蓝光(峰值峰值450nm)的铕激活的多铝酸钡镁的铕激活的多铝酸钡镁(BaMg2Al16O27：Eu2+)发绿光发绿光(峰值峰值543nm)的铈、铽激活的多铝酸镁的铈、铽激活的多铝酸镁(MgAl11O19：Ce3+,Tb3+)发红光发红光(峰值峰值611nm)的铕激活的氧化钇的铕激活的氧化钇(Y2O3：Eu3+)第47页，本讲稿共76页48三种成分按一定比例混合，可以制成三种成分按一定比例混合，可以制成色温色温为为25006500K的的任意光色的荧光灯任意光色的荧光灯，光效光效达达80lm/w以上，平均显色指数达以上，平均显色指数达85。第48页，本讲稿共76页49 红色荧光粉的制备红色荧光粉的制备将将Y2O3和和Eu2O3按一定比例混合后溶按一定比例混合后溶于于6mol/L盐酸，盐酸，滤去不溶物滤去不溶物，加热近沸，加热近沸，以温度约以温度约95的的15草酸草酸进行沉淀。进行沉淀。第49页，本讲稿共76页50热渍热渍热渍热渍23h后过滤，后过滤，洗涤沉淀洗涤沉淀至近中性，至近中性，烘干。烘干。在在850900加热，使之分解为加热，使之分解为(Y,Eu)2O3的混合物。的混合物。将混合物将混合物置于坩埚中置于坩埚中，在，在12501300下灼烧下灼烧35h，经，经选粉选粉、过筛过筛，得成品。，得成品。第50页，本讲稿共76页51第51页，本讲稿共76页52 高压汞灯高压汞灯高压汞灯高压汞灯是最早的是最早的高压气体放电光源高压气体放电光源。低压汞灯低压汞灯中汞蒸气压极小，不足中汞蒸气压极小，不足133Pa；而而高压汞灯高压汞灯的汞蒸气压为低压汞灯的数千的汞蒸气压为低压汞灯的数千倍，倍，普通高压汞灯的蒸气压普通高压汞灯的蒸气压大约在大约在0.21MPa。第52页，本讲稿共76页53低压汞放电低压汞放电低压汞放电低压汞放电主要产生主要产生254nm和和185nm紫外辐紫外辐射射，可见光辐射可见光辐射很微弱；很微弱；在在高压汞灯高压汞灯中，中，原子密度高原子密度高，原子间相互作原子间相互作用大，造成所谓压力加宽、碰撞加宽等用大，造成所谓压力加宽、碰撞加宽等现象，现象，以致以致汞在可见光区的特征谱线汞在可见光区的特征谱线404.9mn(紫紫)、435.8nm(蓝蓝)、546.1nm(绿绿)、577.0579.Onm(黄黄)等等非常明显非常明显。第53页，本讲稿共76页54在在高压汞灯的高压汞灯的可见光辐射可见光辐射中，中，红光成分红光成分红光成分红光成分太太少，仅占总可见辐射的少，仅占总可见辐射的1，与，与日光中的红光比日光中的红光比例例(约约12)相差甚远。相差甚远。因此，因此，高压汞灯的光色高压汞灯的光色显显蓝绿蓝绿蓝绿蓝绿，显色指数低显色指数低，仅为仅为25，被照物体，被照物体不能很好地呈现原有的颜色不能很好地呈现原有的颜色，明显失真明显失真明显失真明显失真，不宜用于，不宜用于对照明要求较高对照明要求较高的场所。的场所。第54页，本讲稿共76页55 高压汞灯荧光粉高压汞灯荧光粉YVO4：Eu3+；Y(V,P)O4：Eu3+；Y2(V,B)2O8：Eu3+；(Y,Eu,Bi)(VO4)(BO3)(PO4)第55页，本讲稿共76页564.长余辉发光材料长余辉发光材料长余辉发光材料长余辉发光材料长余辉发光材料长余辉发光材料简称简称长余辉材料长余辉材料，又称，又称夜光夜光夜光夜光材料材料材料材料。它是一类。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的吸收太阳光或人工光源所产生的光光发出可见光，而且发出可见光，而且在激发停止后在激发停止后仍可仍可继续发光继续发光继续发光继续发光的物质。的物质。第56页，本讲稿共76页57长余辉材料长余辉材料具有利用具有利用日光或灯光储光日光或灯光储光，夜晚或在黑暗处发光夜晚或在黑暗处发光的特点，是一种的特点，是一种储储能、节能的发光材料能、节能的发光材料。第57页，本讲稿共76页58长余辉材料长余辉材料不消耗电能不消耗电能，但能，但能把吸收的天然把吸收的天然光等储存起来光等储存起来，在较暗的环境中在较暗的环境中呈现出明亮可辨呈现出明亮可辨的的可见光可见光，具有，具有照明功能照明功能，可起到，可起到指示照明指示照明和和装装饰照明饰照明的作用，是一种的作用，是一种“绿色绿色”光源材料。光源材料。第58页，本讲稿共76页59尤其是尤其是稀土激活的稀土激活的稀土激活的稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料碱土铝酸盐长余辉材料碱土铝酸盐长余辉材料碱土铝酸盐长余辉材料的余辉时间可达的余辉时间可达12h以上，具有以上，具有白昼蓄光白昼蓄光、夜夜间发射间发射的长期的长期循环蓄光、发光循环蓄光、发光的特点，有着广的特点，有着广泛的应用前景。泛的应用前景。第59页，本讲稿共76页60长余辉材料长余辉材料是研究和应用是研究和应用最早的发光材料最早的发光材料，有关它的研究已有有关它的研究已有140多年的历史。多年的历史。常用的常用的传统长余辉材料传统长余辉材料主要是主要是硫化锌硫化锌和和硫硫化钙化钙荧光体。荧光体。第60页，本讲稿共76页61最近一些年来，最近一些年来，稀土激活的稀土激活的铝酸盐铝酸盐和和硫化物硫化物成为成为长余辉材料的主体长余辉材料的主体，代表了长，代表了长余辉材料研究开发的发展趋势。余辉材料研究开发的发展趋势。第61页，本讲稿共76页62 稀土激活的硫化物长余辉材料稀土激活的硫化物长余辉材料硫硫化化物物长长余余辉辉材材料料的的基基质质主主要要是是锌锌和和碱土金属硫化物碱土金属硫化物。第62页，本讲稿共76页63稀土激活的硫化物稀土激活的硫化物长余辉材料的长余辉材料的发光颜色发光颜色较为丰富较为丰富，尤其是，尤其是红色发光红色发光是其他基质长余辉是其他基质长余辉材料尚无法实现的。材料尚无法实现的。ZnS：Eu2+；SrS：Eu2+,Er3+；Ca1-xSrxS：Eu2+,Dy3+,Er3+第63页，本讲稿共76页64 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指以稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指以碱碱土金属土金属(主要是主要是Sr、Ca)铝酸盐铝酸盐为基质，为基质，Eu2+为为激活剂激活剂，Dy3+3+和和Nd3+等中重稀土的离子为等中重稀土的离子为辅助辅助激活剂激活剂的发光材料。的发光材料。第64页，本讲稿共76页65稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有SrAl2O4：Eu2+SrAl2O4：Eu2+，Dy3+Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+CaAl2O4：Eu2+，Nd3+等。等。第65页，本讲稿共76页66它们发射从它们发射从蓝色蓝色到到绿色绿色的光，峰值分布在的光，峰值分布在440-520440-520nm范围，范围，发光亮度高发光亮度高，余辉时间长余辉时间长，有文献报道，样品有文献报道，样品在暗室中放置在暗室中放置50h后后仍可见仍可见清晰的发光。清晰的发光。第66页，本讲稿共76页67在在铝酸盐材料铝酸盐材料中，研究最多、应用最普遍的中，研究最多、应用最普遍的是是SrAl2O4：Eu2+,Dy3+黄绿色荧光粉黄绿色荧光粉。由日亚公司开发的由日亚公司开发的蓝绿色荧光粉蓝绿色荧光粉Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+，其发射主峰在，其发射主峰在490nm，与人眼，与人眼暗视觉暗视觉峰值接近，具有目前峰值接近，具有目前最长的余辉时间最长的余辉时间，为，为SrAl2O4：Eu2+,Dy3+的两倍。的两倍。第67页，本讲稿共76页68(3)稀土长余辉发光材料的应用稀土长余辉发光材料的应用将将长长余余辉辉材材料料制制成成发发光光涂涂料料、发发光光油油墨墨、发发光光塑塑料料、发发光光纤纤维维、发发光光纸纸张张、发发光光玻玻璃璃、发发光光陶陶瓷瓷、发发光光搪搪瓷瓷和和发发光光混混凝凝土土可可用用于于安安全全应应急急、交交通通运运输输、建建筑筑装装潢潢、仪仪表表、电电气气开开关关显显示示以及以及日用消费品装饰日用消费品装饰等诸多方面。等诸多方面。第68页，本讲稿共76页69长余辉材料及其制品用于长余辉材料及其制品用于安全应急方面安全应急方面，如如消防安全设施消防安全设施、器材的标志器材的标志，救生器材标救生器材标志志、紧急疏散标志紧急疏散标志、应急指示照明应急指示照明和和军事设施军事设施的隐蔽照明。的隐蔽照明。第69页，本讲稿共76页70如日本将如日本将发光涂料发光涂料用于某些特殊场合的用于某些特殊场合的应应应应急指示照明急指示照明急指示照明急指示照明。据报道，在美国据报道，在美国“9.11”事件中事件中长余辉发长余辉发光标志光标志在人员疏散过程中在人员疏散过程中起了重要的作用。起了重要的作用。利用含利用含长余辉材料的纤维制造的发光织物长余辉材料的纤维制造的发光织物，可以制成可以制成消防服消防服、救生衣救生衣等，用于紧急情况。等，用于紧急情况。第70页，本讲稿共76页71在在交交通通运运输输领领域域，长长余余辉辉材材料料用用于于道道路路交交通通标标志志，如如路路标标、护护栏栏、地地铁铁出出口口、临临时时防防护护线线等；等；在在飞飞机机、船船舶舶、火火车车及及汽汽车车上上涂涂以以长长余余辉辉标标志，志，目标明显目标明显，可，可减少意外事故的发生减少意外事故的发生。美美国国利利用用发发发发光光光光纤纤纤纤维维维维制制制制造造造造发发发发光光光光织织织织物物物物，制制成成夜夜间间在道路上执勤人员在道路上执勤人员的衣服。的衣服。第71页，本讲稿共76页72长余辉材料用在长余辉材料用在建筑装潢建筑装潢方面，可以方面，可以装饰、装饰、美化美化室内外环境室内外环境，简便醒目简便醒目，节约电能节约电能。英国一家公司将英国一家公司将发光油漆发光油漆涂于楼道，涂于楼道，白昼储白昼储光光，夜间释放光能夜间释放光能，长期循环以，长期循环以节省照明用电节省照明用电。还可用于还可用于广告装饰广告装饰广告装饰广告装饰、夜间或黑暗环境需要显、夜间或黑暗环境需要显示部位的指示，如示部位的指示，如暗室座位号码暗室座位号码、电源开关显电源开关显示示。第72页，本讲稿共76页73长余辉材料还可用于长余辉材料还可用于仪器仪表盘仪器仪表盘、钟表表钟表表盘盘的指示，的指示，日用消费品装饰日用消费品装饰，如，如发光工艺品发光工艺品、发光玩具发光玩具、发光渔具发光渔具等。等。德国利用德国利用发光油墨发光油墨印刷印刷夜光报纸夜光报纸，在无，在无照明的情况下仍然可以阅读。照明的情况下仍然可以阅读。第73页，本讲稿共76页74长余辉材料长余辉材料所所涉及的应用领域涉及的应用领域相当广泛，相当广泛，其其制品的种类制品的种类很多。很多。其中其中发光涂料发光涂料、油墨油墨、塑料塑料、纤维纤维等制品等制品的制备方法主要是把的制备方法主要是把长余辉材料作为添加成分长余辉材料作为添加成分搀搀杂于杂于聚合物基体材料聚合物基体材料中，中，工艺比较简单工艺比较简单，长余，长余辉材料辉材料不经受高温处理不经受高温处理。第74页，本讲稿共76页75长余辉长余辉发光陶瓷发光陶瓷、搪瓷搪瓷和和玻璃制品玻璃制品的的制造工艺较为复杂制造工艺较为复杂，主要是因为，主要是因为在这些制在这些制品的制造过程中品的制造过程中需要进行需要进行高温处理高温处理。第75页，本讲稿共76页76尽管尽管长余辉材料长余辉材料本身就是一种本身就是一种功能陶瓷材功能陶瓷材料料，但它的，但它的热稳定性热稳定性是有一定限度的，是有一定限度的，温度温度对长余辉材料的发光性能对长余辉材料的发光性能的影响很大，随着灼的影响很大，随着灼烧烧温度的升高温度的升高，发光亮度发光亮度急剧下降，甚至发生急剧下降，甚至发生荧光猝灭荧光猝灭。第76页，本讲稿共76页