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近年来,长余辉发光材料被广泛地应用于发光涂料、光学信息存储以及生物成像等领域。目前,长余辉材料的发光波长集中在可见光和近红外光区域,尚未延伸至紫外波段。对于长余辉发光的机理,人们以往提出过众多的理论模型来解释,但尚未取得共识。针对这些问题,本论文旨在解决如下科学难题:1)设计并合成紫外长余辉发光材料,并对其发光,余辉特性以及应用进行研究;2)研究紫外长余辉发光的机理。首先,选择Cs2NaYF6:Pr3+晶体材料为研究对象,利用Cs2NaYF6基质材料具有的宽带隙结构,Pr3+离子具有的4f5d-4f跃迁的特征来实现紫外长余辉发光。通过传统固相合成技术合成样品,发现经过X射线辐照后,Cs2NaYF6:Pr3+展现出优良的UVC(200-280 nm)长余辉性能,它的初始余辉功率密度每平方米超过10毫瓦,余辉衰减时间长于两个小时;当室温下的余辉衰减到高灵敏度的探测器难以探测到时,材料内部储存的能量仍可以通过加热、近红外光或可见光激发的方式得以释放。通过大量的实验及理论计算,进一步发现钾冰晶石中含有大量的阴离子空位,致使这种缺陷态结构中存在大量的电子陷阱,并且陷阱深度可以通过调控缺陷类型实现调制,以最大限度地提高余辉强度。在此研究基础上,提出了 UVC长余辉的发光机理。此外,进一步展示了材料在杀菌方面的应用,发现其余辉强度足以杀死绿脓杆菌。由于该UVC长余辉材料可以被X射线反复激发并且近红外光可以使其储存的能量进一步释放,预示着其在癌症治疗方面具有重要的应用前景。该研究工作首次系统报道了 UVC长余辉材料的设计、制备及应用,为该类材料的开发提供了重要的研究思路。其次,为了拓展紫外长余辉发光材料的研究,进一步对UVA(320-400 nm)波段余辉材料进行设计和表征。通过将Tb3+引入Cs2NaYF6基质中,发现经过X射线辐照后,Cs2NaYF6:Tb3+展现出超强的UVA余辉性能,余辉衰减时间超过50小时。同时,我们提出了 UVA长余辉的发光机理。该研究工作极大地丰富了余辉材料的类型。