新型锂硅酸盐余辉发光材料的合成与余辉机理(4)

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硅酸盐体系发光材料的主要特点如下：

（1）化学稳定性好，耐水性强。

（2）扩展了材料发光颜色范围，特别是蓝色材料Sr2MgSi2O7: Eu2+, Dy3+。

（3）由于硅酸盐体系长余辉发光材料的应用特性优良，在某些领域的应用（如陶瓷行业），长余辉发光制品要优于铝酸盐体系[1]。

1.2.4新型硅酸盐体系长余辉发光材料

以Li2SrSiO4为基质的发光材料，自1998年由Haferkorn[10]用溶胶凝胶法合成以来，人们研究的热点一直集中在其优异的荧光性能[11,12,13,14,15,16]。Li2CaSiO4 在1959年首先被Maslova 和Lileev[17]合成出来，后来以为其基质的氧化铕掺杂的蓝色发光材料在2006年首次被Liu J, Sun J, Shi C等人合成出来[18]，其Eu2+产生的蓝色荧光效应在这之后一直被人们广泛的研究[19,20,21]。Li4SrCa(SiO4)2在1994年被Annapoorna Akella 和 Douglas A. Keszler首先合成并确定了晶体结构[22]，其后对其稀土掺杂的荧光性能的研究也络绎不绝[23,24,25]。2009年，He H, Song X, Fu R,[26]合成了稳定结构的Li2Ca 0.7Sr0.3SiO4:Eu2+蓝色荧光粉。

然而对于新型硅酸盐Li2(XaY1-a)SiO¬4（X,Y为Sr,Mg,Ca等）体系的长余辉领域的研究近年来才刚刚起步，2015年，Cheng S, Xu X, Han J[27]首次合成了Li2SrSiO4:Eu2+,Dy3+橙黄光长余辉发光材料，为硅酸盐体系长余辉材料在红橙光长波段范围内的缺乏做了补充。源:自*751~·论,文'网·www.751com.cn/

目前，新型硅酸盐体系长余辉型发光材料的研究集中在多种稀土离子激活的Li2(XaY1-a)SiO¬4体系，激活剂为Eu2O3，Dy2O3，Nd2O3等稀土氧化物。Li2CO3既是反应物又是助熔剂，它的加入可以大大降低烧结温度，使硅酸盐的合成温度由1200多度降至850度~950度附近。对于Li2(XaY1-a)SiO¬4体系可以形成多种化合物，原料配比和烧结温度的不同都可能形成不同的化合物。对其进行稀土离子掺杂以期制得长余辉材料的前景广阔。

1.3长余辉发光材料的发光机理

对于长余辉发光材料的长余辉现象和机理的研究，一直是人们所关注的焦点。

目前，对Li2SrSiO4: Eu2+的长余辉机理一般认为：Eu2＋离子在光照作用下由于4f→5d的跃迁在价带中产生空穴，光照停止后空穴与Eu2＋复合，放出能量，空穴与Eu2＋复合的过程就是余辉发射过程[28]。文献综述

对于Li2SrSiO4: Eu2+，Dy3＋的高亮度长余辉机理存在不同观点。其中比较典型的观点认为[29]，由于辅助离子Dy3＋的加入，在原体系中产生了一种新的能级——陷阱能级。Matsuzawa等[30]通过光电导的测量证明了Dy3＋离子在系统中产生了空穴陷阱，并对长余辉机理进行了研究。认为发光材料之所以在室温下具有长余辉特性，关键在于有一个与热激发速率相适应的陷阱能级。如果陷阱能级太浅，磷光将迅速衰减而无法持久。如果陷阱能级太深，室温下无法激发，发光材料将不表现出长余辉特性。Dy3+离子在Li2SrSiO4: Eu2+中具有最佳的陷阱能级，从而表现出长余辉特性；同时，Dy3＋离子的半径比Eu2＋的稍小，在体系中可具有较大的固溶度，产生更多的陷阱能级，从而导致SrAl2O4: Eu2+的高亮度性质。图1.1是Li2SrSiO4: Eu2+，Dy3＋的能级图，对长余辉机理可作如下解释