稀土离子镨掺杂的碱土金属钛酸盐是一类化学性能稳定、色纯度高的红色长余辉发光材料,其余辉呈慢衰减的特性。自1997年新型发光材料CaTiO3:Pr3+应用到显示领域以来,Pr3+掺杂碱土金属钛酸盐(M = Ca、Sr、Ba)作为一种极具潜力的氧化基发光材料引起人们极大的关注。Pr3+掺杂碱土金属钛酸盐(M = Ca、Sr、Ba )是色坐标x = 0.680、y = 0.311的发射纯正红光的钙钛矿结构。CaTiO3:Pr3+的激发光谱为一宽带峰,峰值在324nm,属于Pr3+的3H4→4f5d跃迁;其发射峰呈锐线状,发射峰在614nm左右,对应于Pr3+的1D2→3H4转换。本文首先介绍了长余辉发光材料的发光机理及研究现状、长余辉材料的合成方法、稀土离子镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料的研究展望及选题的意义。接着,从引入其它辅助方法、改进合成方法及改变基质结构等方面综述了影响发光性能的因素。在众多研究者研究探索的基础上,探讨了使用超声辅助方法、微波辅助方法、以草酸盐作为前驱体的低温固相法以及掺入二氧化硅做支撑剂等方面来合成稀土镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料。这些方法的合成过程尤其是前处理过程较简单、能有效的降低目标产物的合成温度、缩短高温灼烧时间,所得产物粒径分布均匀、且具有较好的发光性能。采用超声分散技术合成了稀土镨掺杂的钛酸钙长余辉材料。用XRD粉末衍射仪、透射电子显微镜、荧光/磷光发光光度计和屏幕亮度计分别对样品晶形、粒径、发光特性等进行了测定。通过对比目标产物发光性能的测试结果表明:采用超声分散辅助技术后在900℃空气气氛下灼烧6h合成样品的发光性能优于采用水浴搅拌法混合在相同合成条件下制得的稀土镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料的发光性能。于是得出了这样的结论:采用超声分散辅助技术可以显著的提高稀土镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料的发光性能。另外,与传统高温固相法相比:采用此种方法合成样品所需的灼烧温度较低,易制得颗粒大小均匀的粉末产品。采用微波辅助方法合成了红色长余辉材料CaTiO3:Pr3+。用热重分析仪对前躯体进行了失重分析;用XRD粉末衍射仪、透射电子显微镜、荧光/磷光发光光度计和屏幕亮度计分别对样品晶形、粒径分布、发光特性进行了表征。结果表明:微波辐照时间和辐照功率对CaTiO3:Pr3+磷光体的发光特性有较大的影响。通过对比经微波辐照和未经微波辐照的样品电镜图发现:经过微波辐照的样品的表面形貌有明显的改进。当微波辐照功率为300W,辐照时间为15min,灼烧温度900℃,灼烧时间2h时,可以合成出发光性能较好、粒子大小规整的椭圆形CaTiO3:Pr3+红色长余辉磷光体。与传统的固相反应相比,微波辅助合成过程所需的灼烧时间较短、灼烧温度较低。以醋酸钙、草酸、钛酸四丁酯为原料,采用低温固相法成功的合成了稀土镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料。用热重分析仪对前躯体进行了失重分析;用XRD粉末衍射仪、透射电子显微镜、荧光/磷光发光光度计和屏幕亮度计分别对样品的晶形、粒径分布、发光特性进行了测定。结果表明:灼烧温度和灼烧时间对CaTiO3:Pr3+磷光体的晶体结构有影响。磷光体的余辉时间与灼烧温度和Pr3+浓度有关。采用以草酸盐作为前驱体通过低温固相法在900℃灼烧6小时合成了具有理想晶体结构、高亮度、粒子大小均匀的CaTiO3:Pr3+红色长余辉磷光体。实验发现:激发后,草酸盐前驱体也具有红色长余辉特性。和传统的高温固相法相比,此法为在较低温度下合成其它磷光体提供了一种新的思路。以硼酸为助溶剂,以二氧化硅作为支撑剂采用改进固相法合成了CaTi0.5Si0.5O3:Pr3+红色长余辉磷光体。结果表明:添加二氧化硅能够改善CaTiO3:Pr3+的发光性能,并且其发光强度与Pr3+浓度和灼烧时间等因素有关。此外,通过比较CaTi0.5Si0.5O3:Pr3+和CaTiO3:Pr3+磷光体的电镜图发现:二氧化硅还对CaTi0.5Si0.5O3:Pr3+的微观结构有显著的影响。研究表明:当灼烧温度为900℃,灼烧时间为6h,Pr3+的加入量为0.04%(mol)时,CaTi0.5Si0.5O3:Pr3+磷光体的发光性能最佳。最后,对全文进行了系统的总结。从合成工艺路线、发光性能等方面,对本论文所采用的各种改进方法合成的稀土镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料进行了综合分析,并对各种方法的优缺点进行了客观的评价。综合各合成工艺路线及产物的发光性能,我们认为以二氧化硅做支撑剂,采用改进固相法合成稀土镨掺杂的钛酸钙红色长余辉材料具有简单可行的合成工艺、较佳的发光性能、良好的应用前景。