稀土长余辉发光材料的研究进展

稀土长余辉发光材料的研究进展

长余辉发光材料是属于光致发光材料的一种，是指经日光和长波紫外线等光源的短时间照射，关闭光源后，仍能在很长一段时间内持续发光的材料。由于稀土长余辉发光材料的储光-发光的特性，它们可作为发光涂料、发光薄膜、发光油墨、发光陶瓷、发光塑料、发光纤维、发光纸等，在建筑装潢、军事设施、交通运输、消防应急等领域得到了广泛应用。

　　有关长余辉材料的研究已有140年的历史，其制备长余辉发光材料的基质材料也由最初的硫化物发展到铝酸盐、硅酸盐、硫氧化物以及钛酸盐等。目前为止获得实际生产应用的稀土长余辉发光材料集中在蓝绿色上，主要包括传统的硫化物材料、目前性能最好的SrAl2O4:Eu2+,D y3+绿光长余辉材料、Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+蓝绿色长余辉发光材料以及Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+蓝光长余辉材料，而其他颜色的长余辉材料基本上都处于研究阶段，其发光性能和蓝绿色长余辉材料还存在着很大的差别。研究和开发新的不同发光颜色或全色的稀土长余辉发光材料是人们努力追求的目标。下面主要对红、白等颜色稀土长余辉发光材料的最近研究进展做一个简单的介绍。

　　1、 红色长余辉发光材料

　　根据三基色原理，通过将“红、绿、蓝”按一定的比例调配就可获得其他任何颜色的余辉，但是必须要求三基色的发光强度和衰减时间都基本一致，目前蓝绿色长余辉发光材料的研究已比较成熟，但是红色长余辉材料的发光强度和余辉时间都还达不到要求，所以红色长余辉材料的研究已成为目前的研究重点。

　　目前发现的能使基质发红光的稀土离子主要有Eu3+、Pr3+、Sm3+等，国内外最早研究的红色长余辉材料是碱土金属硫化物体系，但它的主要缺点是化学稳定性差，易潮解，因而限制了它的应用。稀土元素激活的氧化物是很理想的红色长余辉发光材料，其发光基质主要为Y2O3、Y2O2S。1999年，Murazaki在传统的红色发光材料 Y2O2S : Eu3+中掺杂Mg和Ti获得了发光时间较长的红色长余辉材料，其余辉时间最长可达到5h。而碱土金属钛酸盐MTiO3(M=Ca，Sr，Ba)因其性能稳定、余辉衰减慢成为了近年来红色长余辉材料的研究热点，其主要的激活剂为Pr3+和Eu3+。以CaTiO3 :Pr3+为代表的碱土钛酸盐红色发光材料，不仅稳定性好，发光颜色也纯正，但是其最大的缺点是发光亮度不够，余辉时间也不能达到实际应用要求，可见光区的激发强度有待进一步的提高。另外有报道指出CaWO4:Eu3+也具有红色的长余辉发光现象。

　　在红色长余辉发光材料的研究中，还有很多工作处于探索阶段，Y2O2S: Eu3+,Mg2+,Ti4+还是目前为止性能最好的红色长余辉材料，但其余辉时间也仅5h。下一步还需要从基质材料、制备方法、发光机理等方面进行更加深入的研究，争取早日在红色长余辉发光材料方面做出突破。

　　2、 白色长余辉发光材料

　　白光是非常重要的照明及显示器件的发光颜色，对于白光的获取，可以按一定比例的红、绿、蓝三原色混合，还可以通过按一定比例的黄/蓝色混合而得。然而，由于组成白色磷光体的每一组分的余辉衰减时间不相同，余辉亮度也有差别，这就导致了磷光体在衰减过程中不能持续保持一致的白色发光，最终会偏向余辉亮度高、时间长的组分颜色，所以理想的白光发射磷光体应该是单一离子激活的单一基质。

　　刘应亮等人发现CdSiO3基质中存在稳定而强的420nm蓝紫色发射，而三价稀土Dy3+离子在480nm和580nm处有特征发射，所以这三种发射混合就可表现出白色长余辉发射。同时，在SrSiO3与Sr2SiO4基质中也可以通过掺杂Dy3+实现白色长余辉发光。刘波等报道了CaAl2O4:Dy3+，Sr2MgSi2O7:Dy3+以及Y2O2S:Tb3+的白色长余辉发射。陈永虎等制备出了白色长余辉钙镁硅酸盐材料CaxMgSi2O5+x:Dy3+(x=1,2,3)，其白色长余辉发射持续时间超过1h。但目前为止，白色长余辉发光材料的发光性能还不是很好，制备工艺不是很成熟，不能应用于工业生产中，还需要进一步深入的研究。

　　3、 其他颜色的长余辉发光材料

　　除了以上几种颜色的长余辉发光材料以外，黄、橙等颜色的长余辉发光材料也不断的有研究报道。例如Eu2+、Dy3+激发的硅酸盐Ca2MgSi2O7长余辉发光材料的余辉颜色为黄色，Dy3+、Er3+、Ho3+、Tm3+以及Nd3+、Yb3+与基质Gd2O2S复合的余辉颜色为橙色，而Eu3+和Sm3+与基质Gd2O2S复合产生橙红色的长余辉发光等。

　　4、 稀土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、硅酸盐及钛酸盐长余辉发光材料，人们在其制备方法、发光机理、各组分在发光材料中的作用、应用领域等方面做了大量的研究，但是要想实现多色甚至全色的长余辉发光材料还有很长的路要走：红色长余辉发光材料的发光性能不够理想，不能达到理想的要求;而白色长余辉发光材料的研究进展也很缓慢。在以后的工作中，还需要在长余辉的发光机理、基质材料、制备方法等方面做出更深入的研究。

　　稀土长余辉蓄光发光粉是新力光源最先自主研究开发的荧光粉系列产品，经过近10年的研究开发及产业化应用，目前我公司已成为全球知名的长余辉蓄光发光粉生产厂家之一。目前，我公司在优化现有长余辉蓄光发光粉及其制品的基础上，正在向市场精细化方向发展，先后研发出了弱光激发、快速激发、耐水、高亮度多彩等多个不同系列的稀土长余辉发光材料，并提供多种不同余辉时间、不同激发时间、不同颜色的产品，可以满足用户不同层次的需求。

　　在以后的工作中，我们会继续开发研究多种发光颜色、多种功能的稀土长余辉产品，不断提高稀土资源附加值，争取将稀土长余辉发光材料应用到更加广泛的领域中。