采用共沉淀法制备了Bi_2-xGa_3.985O₉∶1.5%Fe³⁺，xEu³⁺（BGO∶1.5%Fe³⁺，xEu³⁺，x=0~2%）长余辉纳米粒子（PLNP），详细研究了Eu³⁺掺杂浓度及煅烧温度对BGO∶1.5%Fe³⁺ PLNP晶体结构和光学性质的影响。结果显示，最佳的PLNP组成为Bi_1.99Ga_3.985O₉∶1.5%Fe³⁺，1%Eu³⁺，属于莫来石晶体结构，发射峰处于798 nm，在900 ℃煅烧1 h时，可获得高纯度的BGO∶1.5%Fe³⁺，1%Eu³⁺ PLNP，其平均电子陷阱能级深度为0.676 eV。与Fe³⁺单掺杂BGO∶1.5%Fe³⁺ PLNP相比，Eu³⁺共掺杂BGO∶1.5%Fe³⁺，1%Eu³⁺ PLNP后，荧光寿命（τ_av）从13.77 s增大至15.56 s，余辉发光时间从3 h延长至8 h以上。由于共掺杂BGO∶1.5%Fe³⁺，1%Eu³⁺ PLNP中存在从Eu³⁺到Fe³⁺的能量传递，共掺杂PLNP的余辉强度增大，发光时间延长。制备了长波长发射、具有余辉发光性能的BGO∶1.5%Fe³⁺，1%Eu³⁺ PLNP，该材料在生物成像、疾病检测及生物传感等领域具有巨大的应用潜力。

提出了基于NaYbF4∶Ho上转换发光粉末和SrAl2O4∶Eu, Dy长余辉发光粉末的潜在手印无背景显现技术, 旨在显著提高手印显现的信噪比, 并从光谱分析角度对显现信号和背景噪声进行定量评估。 首先, 采用溶剂热法和燃烧法分别制备了NaYbF4∶Ho上转换发光粉末和SrAl2O4∶Eu, Dy长余辉发光粉末。 然后, 对制备发光粉末的微观形貌、 晶体结构、 吸收光谱、 发光性质等进行表征。 经表征, NaYbF4∶Ho上转换发光粉末的微观形貌为纳米圆柱体, 晶体结构为六方晶系, 红外最大吸收波长为976 nm, 受980 nm红外光激发能产生539 nm绿色上转换发光; SrAl2O4∶Eu, Dy长余辉发光粉末的微观形貌为微米多面体, 晶体结构为单斜晶系, 紫外最大吸收波长为331 nm, 受365 nm紫外光激发能产生515 nm绿色长余辉发光。 最后, 将上转换发光粉末和长余辉发光粉末应用于荧光性客体表面的手印显现中, 分别通过上转换发光模式和长余辉发光模式对手印显现效果进行荧光增强, 实现了潜在手印的无背景显现。 本研究还借助视觉效果和光谱表征两种手段分别对手印显现的信噪比进行主观评价和客观分析。 手印显现结果表明, 两种荧光增强模式均能够消除掉客体背景荧光的干扰, 显现后的手印在暗场下发出了明亮的绿色可见光, 且手印与客体之间的颜色反差明显, 具有非常好的视觉效果。 光谱分析结果表明, 手印显现信号与客体背景噪声之间的强度差异显著, 能够达到较高的显现信噪比。 与基于传统荧光粉末的普通荧光模式相比, 上转换发光模式和长余辉发光模式具有高显现信噪比的突出优势。 该研究提出的基于上转换发光粉末和长余辉发光粉末的手印显现与荧光增强方法, 实现了潜在手印的无背景干扰显现, 扩大了稀土发光粉末的应用范围, 拓宽了手印显现方法研究的创新思路。

长余辉材料应用广泛，但种类繁多、发光机理难以被普遍阐释。针对发光-余辉性能好的Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+硅酸盐长余辉材料，构建Sr2MgSi2O7基质、Eu掺杂及(Eu,Dy)共掺杂Sr2MgSi2O7的分子模型，进行第一性原理计算。从电子结构角度解译电子跃迁俘获路径，并阐释Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+的持续发光机理。结果表明：Eu、Dy离子的掺入使Sr2MgSi2O7由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体；Dy 5d态主要位于Fermi能级与Eu 5d态之间，并与Eu 5d态存在能量重叠，这证实了Dy3+作为电子陷阱的合理性。Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+发光过程的揭示有助于后续光学性能的调控与提升。

利用高温固相法制备了BaGa₂O₄∶Cr³⁺，Sm³⁺（BGO∶Cr，Sm）近红外长余辉发光（PersL）材料，考察了Sm³⁺掺杂浓度和煅烧温度对BGO∶Cr，Sm晶体结构和发光性能的影响，初步探讨了近红外余辉发光机理。结果表明：当长余辉发光材料组成为BGO∶Cr_0.06，Sm_0.004且煅烧温度为1100 ℃时，可以获得高纯度的BGO∶Cr，Sm长余辉发光材料，其发射波长为734 nm。Cr³⁺与Sm³⁺共掺杂为应用于生物成像的BGO提供了优化策略，同时为开发长余辉发光材料提供了良好范例。