Y2O2S基红色长余辉发光材料是目前红色长余辉发光材料领域发光性能最好的体系,但和发蓝光和绿光的长余辉发光材料相比,其发光性能还有很大的差距,如何继续提高该体系发光材料的发光性能是国内外的研究热点。　　 本文改进了高温固相法制备工艺,通过后期热处理工艺增加材料中O"i缺陷的浓度,提高材料的发光性能,并利用第一性原理的方法研究了O"i缺陷掺杂前后的Y2O2S电子结构,结果表明:热处理工艺对材料的发光性能有显著的提高；O"i缺陷掺杂后在价带顶部0.22eV处引入了陷阱能级,并使纯Y2O2S晶体的导带向高能方向移动；态密度分析结果表明陷阱能级附近态密度是由于Oint的2p态贡献的；O"i缺陷掺入后电荷密度重新分布,间隙氧和附近的Y原子成共价键和离子键混合的键型,而且与其他O原子和Y原子成键相比,共价键作用变弱,离子键作用增强；对光学性质的计算结果表明O"i缺陷掺杂在吸收光谱上产生了两个新的吸收峰,更有利于V2O2S对光的吸收。　　 根据以上结果,系统研究了长余辉发光粉体的合成,颗粒微观形貌,激发和发射光谱性质以及余辉衰减过程等问题,探讨了两步法制备工艺条件对发光粉晶体结构和发光性能的影响。本文得到了两步法制备Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Gd红色长余辉发光材料的最佳工艺参数:第一步工艺参数为合成温度1250℃,保温时间3h,合成气氛为CS2,助熔剂为Na2CO3,含量为0.68mol；第二步工艺参数为热处理温度600℃保温1h。过120目筛的发光粉在365nm激发光源下照射10分钟,初始亮度可达1630mcd／m2,关闭光源5min时的余辉亮度达88mcd／m2。　　 本文研究了Sm3+掺杂对Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Sm材料晶体结构、微观形貌以及发光性能的影响。研究结果表明Sm3+的掺入并没有改变材料的晶体结构,但能够提高Y2O2S:Eu,Mg,Ti红色长余辉发光材料的激发光谱的强度并扩展其激发波长的范围,最终提高Y2O2S:Eu,Mg,Ti红色长余辉发光材料的发光强度。余辉衰减曲线结果表明掺入适量的Sm3+能够提高材料的初始亮度并延长材料的余辉时间,这和Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Sm材料中存在由Sm3+到Eu3+的能量传递有关。本论文得到最佳的Sm3+掺杂浓度为1mol％,和未掺杂的样品比较,初始亮度提高了44％,5min亮度提高了43％。　　 本文研究了Lu3+掺杂对Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Lu红色长余辉发光材料的影响,研究结果表明,Lu3+取代了Y2O2S中Y3+的格位,随着Lu3+掺量的增加,XRD衍射峰有规律地向高角度方向平移,晶胞参数减小。基质的改变对发射光谱的峰型和峰位几乎没有改变,但是会对材料的发射光谱强度有影响。随Lu3+掺量的增加,材料的初始亮度和余辉时间先增大后减小,当Lu3+掺量为0.2mol时,材料具有最佳的余辉性能,和未掺杂的样品比较,初始亮度提高了34％,5min时的余辉亮度提高了90％。　　 通过第一性原理研究了Lu掺杂对Y2O2S晶体电子结构的影响。研究结果表明,Lu掺杂后Y2O2S晶体能带带隙变窄,由于Lu的4f电子态的影响,上价带变得密集；差分电荷密度图显示Lu掺杂后,它和周围O原子成键的共价性成分减小,而离子性成分增加。Lu掺杂后Y2O2S能带的变化是导致材料发光性能改善的主要原因。　　 本论文制备的Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Gd;Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Sm和Y2O2S:Eu,Mg,Ti,Lu三种红色长余辉发光材料均具有较好的热稳定性和优良的耐水性能。