● 摘要
长余辉光致发光材料在节能、环保、安全防护以及其它工业民用领域，有着极为广阔的应用前景。目前能实际应用的只有黄色和绿色，一定程度上限制着长余辉材料的发展，为了实现长余辉材料的三基色，研究实用化的红色长余辉材料尤为重要。本论文从材料的合成方法、掺杂稀土离子的种类、掺杂量、长余辉发光材料的理论设计、长余辉发光材料的缺陷复合发光动力学模型等方面进行了系统研究和分析。采用固态反应法合成了红色长余辉蓄光材料Zn3(PO4)2:Mn2+，通过不同的测试分析手段对其性能和余辉机制进行了研究。发现干法和湿法相结合的混料工艺有利于改善发光体的发光性能；烧成条件明显影响Zn3(PO4)2:Mn2+的发光性能，在950 ℃保温2 h烧结可合成理想的红色长余辉材料；另外，粉碎分级对发光性能也有明显的影响，随着颗粒度减小小，发光性能也随之降低。利用激发-发射光谱、XPS分析、热释发光等分析手段，结合晶体场理论、缺陷化学理论，建立了Zn3(PO4)2:Mn2+的磷光体长余辉发光机制。根据顺磁共振（EPR）谱图信号，Mn元素主要是以+2价的形式存在的。Zn3(PO4)2:Mn2+中，Pr3+，Sm3+ 共掺杂能明显改善发光特性；探究了稀土元素的种类、焙烧温度、Mn2+含量对样品发光性能的影响，探究了掺杂Zr4+时样品的发光特性优于稀土离子掺杂。探究了不同量的Si掺杂及焙烧温度对样品发光性能的影响，探究了SiO2替代ZnO时产物的发光性能，寻找到最佳配比的掺杂量。钙、铝、锶等单元素或双元素共掺杂均能得到红色长余辉材料，其中钙单元素掺杂得到的样品（Zn2.9Ca0.1(PO4)2 :Mn0.05）发光性能最好。