【摘 要】
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人类社会正面临着传统能源不断枯竭和生态环境日趋恶化的巨大危机,探索新一代节能环保的材料是解决这些问题的有效途径。长余辉发光是材料在停止激发后仍能持续发光的一种现象,这种材料不但可以在黑暗的环境条件下提供照明,降低能耗,而且在应力检测、信息防伪以及生物成像等领域有着广阔的应用前景。但目前还存在着材料基质单一、难以实际应用等问题。因此,开发安全、环保的新型长余辉发光材料具有非常重要的科学意义和实际价值
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人类社会正面临着传统能源不断枯竭和生态环境日趋恶化的巨大危机,探索新一代节能环保的材料是解决这些问题的有效途径。长余辉发光是材料在停止激发后仍能持续发光的一种现象,这种材料不但可以在黑暗的环境条件下提供照明,降低能耗,而且在应力检测、信息防伪以及生物成像等领域有着广阔的应用前景。但目前还存在着材料基质单一、难以实际应用等问题。因此,开发安全、环保的新型长余辉发光材料具有非常重要的科学意义和实际价值。本论文以开发新型的可见光长余辉材料和实现新材料在特定场景下的新应用为研究目标,通过高温固相反应法成功地制备了一系列可见光长余辉发光材料LiTaO3:Pr3+和蓝色长余辉发光材料Ca12Al14O33:Eu2+,Nd3+。系统地研究了材料的结构与余辉性能,借助热释光分析和理论计算,探讨了长余辉机理,并探索了潜在的应用。本论文的主要研究内容及结果如下:（1）设计并制备了一系列颜色可调的可见光长余辉发光材料LiTaO3:Pr3+。余辉的颜色可以通过只改变Pr3+浓度来调节,归因于Pr3+的交叉驰豫效应引起的浓度猝灭。同时,结合热释光曲线的演绎与分析表明,连续分布的浅陷阱（0.668-0.8 e V）适合余辉的产生。此外,由于存在0.916 e V的稳定深陷阱,LiTaO3:Pr3+还表现出优异的光激励发光性能。在实验数据和理论计算的基础上提出了可行的余辉机理模型。最后,开发了用于动态信息防伪的四色二维码和箭头标志。这项工作旨在促进长余辉材料在信息安全领域的实际应用。（2）设计并制备了蓝色长余辉发光材料Ca12Al14O33:Eu2+,Nd3+。在室外太阳光的辐照条件下,在Eu2+掺杂的基础上,通过共掺Nd3+,成功地将余辉时间由Ca12Al14O33:Eu2+的400 s提升至约6000 s,余辉初始亮度可超500 mcd/m~2。借助热释光曲线分析可知,共掺Nd3+可以使适合余辉产生的浅陷阱的浓度大幅提高,陷阱深度大约0.7 e V。最后,探讨了长余辉产生的机理。
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