長余輝發(fā)光材料

長余輝發(fā)光材料簡稱長余輝材料，又稱夜光材料。它是一類在光源激發(fā)下，發(fā)出可見光，并將獲得的部分光能儲(chǔ)存起來，在激發(fā)停止后，以光的形式將能量緩慢釋放出來的一種光致發(fā)光材料。因此也稱“綠色光源材料。由于其可以利用日光或燈光儲(chǔ)光在夜晚或黑暗處發(fā)光，因而廣泛應(yīng)用在夜間應(yīng)急指示、光電子器件或元件、儀表顯示，低度照明，家庭裝飾及國防軍事(如夜行地圖)等諸多方面，更有望應(yīng)用于信息處理，新能源，生命科學(xué)和宇宙尖端科技領(lǐng)域，影響未來科技的發(fā)展。

長余輝發(fā)光材料是在自然光或人造光源照射下能夠存儲(chǔ)外界光輻照的能量，然后在某一溫度下（指室溫），緩慢地以可見光的形式釋放，是一種存儲(chǔ)能量的光致發(fā)光材料。長余輝發(fā)光材料稱做蓄光材料或夜光材料。長余輝發(fā)光材料在弱光顯示、照明、特殊環(huán)境（交通、航天、航海、印染、紡織、藝術(shù)品等）等方面有重要的應(yīng)用。

稀土離子摻雜的堿土鋁（硅）酸鹽長余輝材料已進(jìn)入實(shí)用階段。市場上可見的產(chǎn)品除了初級(jí)的熒光粉外，主要有夜光標(biāo)牌、夜光油漆、夜光塑料、夜光膠帶、夜光陶瓷、夜光纖維等，主要用于暗環(huán)境下的弱光指示照明和工藝美術(shù)品等。長余輝材料的形態(tài)已從粉末擴(kuò)展至玻璃、單晶、薄膜和玻璃陶瓷；對(duì)長余輝材料應(yīng)用的要求也從弱光照明、指示等擴(kuò)展到信息存儲(chǔ)、高能射線探測(cè)等領(lǐng)域。長余輝發(fā)光材料屬于電子俘獲材料，其發(fā)光現(xiàn)象是由材料中的陷阱能級(jí)所致。由于能級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及受測(cè)試分析手段所限，長余輝材料的發(fā)光機(jī)理還沒有十分清晰、統(tǒng)一的理論模型。比較典型的理論模型有空穴模型、電子陷阱模型和位型坐標(biāo)模型等三種，其中位型坐標(biāo)模型是得到較多認(rèn)可的。

長余輝發(fā)光材料是一類重要的節(jié)能材料，其納米化是目前重要的發(fā)展方向。本項(xiàng)目利用自上而下的思想，主要以微米級(jí)堿土鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料為原料，創(chuàng)造性地提出采用溶劑熱方法獲得并調(diào)控長余輝發(fā)光材料的納米結(jié)構(gòu)。研究溶劑熱反應(yīng)條件對(duì)長余輝發(fā)光材料納米化的作用和影響，研究溶劑熱條件下納米結(jié)構(gòu)的形成過程和機(jī)理，研究材料余輝性能的變化及與反應(yīng)條件和納米結(jié)構(gòu)的關(guān)系。本項(xiàng)目的研究和完成，將為長余輝發(fā)光材料及其他發(fā)光材料的納米化提供新的方法和路線，為開拓長余輝發(fā)光材料在生物醫(yī)學(xué)和光電轉(zhuǎn)換以及農(nóng)業(yè)等新的領(lǐng)域的應(yīng)用提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

通過4年左右時(shí)間的努力，我們完成了本項(xiàng)目的研究內(nèi)容，取得了相應(yīng)的研究成果，為納米長余輝發(fā)光材料制備以及碳點(diǎn)與無機(jī)發(fā)光材料復(fù)合體系構(gòu)建及其應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。 本項(xiàng)目比較系統(tǒng)研究了有機(jī)溶劑熱處理長余輝發(fā)光材料及其余輝性能變化，獲得了不同納米結(jié)構(gòu)和形貌，并對(duì)形成機(jī)理進(jìn)行了研究。 在國際上我們首先開展了有機(jī)溶劑熱處理塊體發(fā)光材料以獲得納米發(fā)光材料的研究，有望開辟一條“由上到下”制備納米發(fā)光材料的新方法。 我們的研究表明，長余輝發(fā)光材料通過有機(jī)溶劑熱處理，不僅可以改變(增強(qiáng)或減弱)材料的長余輝性能，而且可以改變了長余輝發(fā)光材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)，這與有機(jī)溶劑的種類、分子結(jié)構(gòu)、極性等有關(guān)。進(jìn)一步，我們提出了有機(jī)溶劑熱處理長余輝發(fā)光材料表面形貌和結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理。高溫高壓的有機(jī)溶劑在反應(yīng)釜中對(duì)長余輝塊體材料反復(fù)進(jìn)行沖刷，從塊體材料上刻蝕出溝壑狀形貌，剝離下來以納米顆粒的形式存在。在反應(yīng)釜自然冷卻降至室溫的過程中，溶劑熱反應(yīng)階段中產(chǎn)生的納米顆粒重新在塊體材料表面進(jìn)行自組裝，在不同溶劑的作用下，納米顆粒自組裝形成了不同的納米結(jié)構(gòu)和形貌。此外，我們還使用聚二甲基硅氧烷PDMS，利用它具有的優(yōu)異的透光性、化學(xué)惰性以及疏水性，用它來包覆長余輝發(fā)光材料粉體顆粒的表面。結(jié)果表明，不僅提高了材料的耐水性，解決了此類材料因抗?jié)裥圆疃鴳?yīng)用受到限制的問題，而且增強(qiáng)材料的發(fā)光強(qiáng)度。 本項(xiàng)目還擴(kuò)大了研究范圍，研究了碳點(diǎn)及其與稀土離子或稀土離子激活的熒光體復(fù)合，構(gòu)建一類新的發(fā)光體系，研究它們之間的相互影響和變化關(guān)系，發(fā)展材料的新的應(yīng)用領(lǐng)域。開展水熱法制備碳點(diǎn)材料，研究了碳點(diǎn)的發(fā)光性能，進(jìn)一步開展碳點(diǎn)與無機(jī)稀土發(fā)光材料的復(fù)合、性能和應(yīng)用研究，我們?cè)趪H上率先開展了碳點(diǎn)對(duì)植物生長發(fā)育的影響和組織成像，取得了新的結(jié)果。 本項(xiàng)目共發(fā)表SCI研究論文28篇，會(huì)議論文4篇，獲授權(quán)發(fā)明專利5件，申請(qǐng)發(fā)明專利15件。