主题：【第八届原创】（一）简述红色硅酸盐发光材料的铝酸盐基质

简述红色硅酸盐发光材料的铝酸盐基质

稀土发光材料是发光材料研究的重点方向，自20世纪90年代双稀土掺杂的碱土金属铝酸盐绿色发光材料问世，因其具有发光亮度高、余辉时间长、化学性能稳定和无放射性污染等许多优点而受到各国研究者的广泛关注。采用合适的制备技术,在传统的铝酸盐黄绿色长余辉发光体系中也有可能实现红色发光，因此碱土铝酸盐为基质的发光体系成为新一代红色发光材料。
目前大量研究和报导的长余辉发光材料是Eu²⁺激活的碱土铝酸盐系列，这类化合物属于鳞石英结构。但对于不同的基质其晶体结构存在显著差别，对于碱土铝酸盐体系，由于晶体结构和晶胞参数不同，Eu²⁺的光谱和余辉性质各不相同，Eu²⁺发射波长SrAl₂0₄：Eu²⁺>BaAl₂0₄：Eu²⁺>CaAl₂0₄。：Eu²⁺，余辉强度和余辉时间SrAl₂0₄：Eu²⁺>CaAh0₄：Eu²⁺>BaAl₂0₄：Eu²⁺ 。
碱土金属基质研究简介：
1975年Бланк等首先报道了MeAl₂O₄∶Eu²⁺ (Me∶Ca，Sr，Ba)接近传统ZnS型长余辉材料的发光特征。
1991年复旦大学的宋庆梅等详细报道了铝酸锶铕(SrEu) O·7Al₂O₃ ]磷光体的合成及发光特性，指出荧光衰减曲线由两部分组成———指数曲线拟合后的快速衰减和非指数曲线拟合的慢衰减过程。
1992年肖志国率先发现了以SrAl₂O₄∶Eu ,Dy为代表的多种稀土离子共掺杂的碱土铝酸盐型发光材料，由于Dy的加入使得长余辉发光材料的发光性能比SrAl₂O₄∶Eu²⁺的大大提高，余辉时间可达ZnS∶Cu的十倍以上，并于同年创建了公司，使该材料得以商品化。
1993年松尺隆嗣等较详细地研究了铝酸锶铕SrAl₂O₄∶Eu²⁺的长余辉特性，得到其衰减规律为I= ct- n ( n= 1110) ，不同衰减时间内的发光亮度比ZnS∶Cu的高5 ～10 倍,衰减时间在2000 min以上时仍可达到人的肉眼能辨认的水平( 0132mcd/ m² ) 。1995年唐明道等又对SrAl₂O₄∶Eu²⁺长余辉发光特性进行研究，这一材料的发光衰减符合I= ct- n的规律。
同年宋庆梅等又在原有的基础上得到了掺镁的SrAl₂O₄∶Eu²⁺磷光体呈双曲线式衰减( I= ct- n , n= 1110) 的余辉发光强度，并指出掺钙的SrAl₂O₄∶Eu²⁺无任何长余辉效应。
1993年中期开始国内外出现与SrAl₂O₄∶Eu ，Dy相关的专利申请，到目前为止有数十项之多；1996年开始出现相关的研究文献。
目前铝酸盐体系达到实用化程度的长余辉发光材料有人们较熟悉的发蓝光的CaAl₂O₄ ∶Eu ,Nd；发蓝绿光的Sr₄Al₁₄O₂₅∶Eu，Dy (标记为PLB ,发射光谱峰值490nm) 及发黄绿光的SrAl₂O₄∶Eu，Dy (标记为PLO ，发射光谱峰值520nm) ，它们都有不错的长余辉发光性能。
在现代，铝酸盐体系长余辉发光材料的研究主要集中在两个方面：
第一，基础研究领域，主要通过寻找新的铝酸盐长余辉发光体系和长余辉激活离子，在同一化合物及不同化合物中，研究基质组成、结构和余辉性能之间的关系，探讨长余辉发光的机理，总结影响长余辉发光性能的基本要素与规律。
第二，应用开发研究，主要通过优化原料纯度、基质组份配比、激活离子浓度、助熔剂种类、热处理气氛及合成方法(高温固相法、化学沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法、燃烧合成法、微波法)等，进一步提高商业长余辉发光材料CaAl₂0₄：Eu²⁺，Nd³⁺、SrAl₂0₄：Eu²⁺，Dy³⁺和 Sr₄A1₁₄0₂₅：Eu²⁺，By³⁺的长余辉发光性能，研究它们的应用特性如光照稳定性、耐水性及温度特性等此外，长余辉材料已从多晶粉末扩展至单晶、薄膜、玻璃陶瓷和玻璃等形态。铝酸盐长余辉发光材料的应用也从暗环境下弱光照明和指示，如紧急出口标志、消防通道、器具的标志及工艺美术品如夜光玩具等传统领域，拓展到高能射线探测如c－，a－，b－，g射线、光纤温度计以及工程陶瓷的无损探测等高新领域。
关于发光材料基质，最常见的是铝酸盐和硅酸盐，有兴趣的朋友可以一起讨论。
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