红色长余辉发光材料的研究进展.pdf

2010年3月 韶关学院学报 ·自然科学 Mar．2010 第 31卷 第 3 JournalofShaoguanUniversity ·NaturalScience Vo1．31 No．3 红色长余辉发光材料的研究进展 李延垒 (河南质量工程职业学院食品与化工系，河南 平顶 山467000) 摘要：综述了稀土元素掺杂的红色长余辉发光材料最新研 究现状．从寻找合适基质和稀土元素与激活荆之间的能量传 递规律 出发 。探讨 了红色发光材料的发展趋势． 关键词 ：发光材料 ；红色发光 ；长余辉 ；稀土元素 中图分类号：0482．31 文献标识码 ：A 文章编号：1007—5348(2010)03—0073—04 长余辉发光材料是 白天吸收 日光或紫外光 ，并将光能储存起来，当光线停止照射时，将储存 的光能以 可见光的形式释放 出来 的新型功能材料．该种材料能广泛应用于建筑装饰 、地铁通道 、船舶运输 、消防安全 、 室内装饰等领域[1]． 现在可见光区的长余辉材料主要分为蓝色、黄绿色和红色发光材料，其中蓝色和黄绿色材料主要以稀 土元素掺杂的硅酸盐和铝酸盐材料为主，其发光亮度和余辉时间等发光性能已达到实际应用的需要，其研 究水平也已达到成熟阶段．然而，作为一种喜庆、吉祥象征的红色光，发光材料的研究发展缓慢，无法达到实 际应用的要求．因此，寻找和合成具有优 良性能的红色长余辉材料是当今研究的热点课题，各国研究人员 对红色发光材料进行 了大量 的研究并取得了一定的成果．笔者根据发光基质 的不同，对 目前长余辉红色发 光材料的研究进行了综述 。分析了各类红色发光材料的研究现状，并对今后红色发光材料的发展趋势进行 了展望 ． 1 各种发光材料的研究现状 1．1硫化物体 系 作为第一代红色长余辉发光材料的CaS：Eu ，发光性能不佳，研究者为了提高硫化物型发光材料的发 光特性，进行了大量的实验和研究 ，其中研究最多的是通过改变激活剂引入新的陷阱，从而延长余辉时间． 例如，贾冬冬[2等研究了Tm3+作为激活剂引入新的陷阱能级，进而改变电子空穴转移机制，使基质空穴的 浓度降低，减缓了跃迁速度，延长了余辉时间．张英兰 等人的研究表明，Dy3+和Er3+的加入可使Ca， ：Eu 的余辉时间变长，发光亮度增加，主要是由于Dy3+和Er3+均具有复杂的电子能级结构，Dy3+和Er3+的共掺杂更 有利于光能的吸收并发生最佳的能量传递．除此之外 ，在碱土金属硫化物基质 中。Mn：+的发射带与 Eu“的吸 收带基本上重叠在一起 ，掺人 Mn2+~ Eu舢的发光具有明显的敏化和增强作用． 近年来，人们又提出了利用材料包膜、改进制备工艺等手段来克服硫化物体系易潮解、化学稳定性差 的缺点．戴国瑞Ⅲ等首次提出利用旋涂乳胶热分解SiO：包膜技术，提高SrS：Eu2~，Er3+红色长余辉发光材料的 稳定性．郭崇峰5[等以CaaSro．-,S：Eu2+,Tm 作为基质材料，通过湿法在其表面包覆一层硅铝氧化物复合膜 ，包 覆后的荧光粉在水中放置 10h后发光强度几乎没有发生明显的变化．研究者尽管做 了很多研究和努力。但 还不能完全克服硫化物体系长余辉发光材料所存在的缺点：余辉时间短，化学稳定性差． 收稿 日期：2O09—12一l6 作者简介：李延垒 (1977一)，男，河南平顶山人，河南质量工程职业学院食品与化工系教师，主要从事无机化学教育与研究． - 74 · 2O10 1．2 硫氧化物体系 新型的硫氧化物体系红色长余辉发光材料具有色度纯、发光亮度高、余辉时间长、化学稳定性好、耐辐 射性强等优点，成为近十几年的研究热点． 硫氧化物体系发光材料是以硫氧化物为基质，稀土离子为激活剂，并共掺杂一种或多种其它稀土或金 属离子以调节其初始亮度和余辉时间的一系列红色长余辉发光材料．硫氧化物体系中研究最多的是以 Y：O2S为基质的红色长余辉发光材料．近年来，关于以YO2s为基质的长余辉发光材料出现了许多新的报道． 2005年袁剑辉[6等采用痕量双掺 S 和 Gd+来改变YO2S：Eu 的发光特性，研究表明：Gd，+对 Ys+的置换