近红外长余辉材料是一类极具商业实用价值的发光材料。由于材料本身无毒害、化学和热力学性质稳定，再加上红外光具有穿透力强、不易被生物组织吸收等优势，近红外长余辉材料在夜光显示、生物成像、紧急出口显示等众多领域具有重要的应用前景。然而目前报道的近红外长余辉材料的余辉性能（包括余辉强度和余辉时间）尚不理想，限制了其在众多领域的应用潜力。本文针对新兴尖晶石结构的Zn3Ga2Ge2O10: Cr3+近红外长余辉材料（发射波长在650-850nm，来自Cr3+离子2E→4A2能级跃迁），研究了非发光离子Ca2+、Li+、Mg2+、Ca2+和Li+掺杂对粉体形貌、晶相、缺陷结构、以及发光性能的影响，旨在改善该材料的余辉性能。　　本文采用高温固相法制备长余辉Zn3Ga1.99Ge2O10:0.5%Cr3+样品（Cr3+离子浓度已优化），采用化学计量比前驱体混合法实现长余辉粉体非发光离子的自定义浓度掺杂。研究并优化单掺杂离子浓度（Ca2+、Li+、Mg2+）对Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+粉体长余辉性能、光致发光性能以及激发光谱的影响，同时利用扫描电镜和X-光衍射等手段研究单掺杂浓度对产物形貌和结构的影响。实验结果表明Ca2+最佳掺杂量为3%，Li+最佳掺杂量为3%，Mg2+最佳掺杂量为10%。最优掺杂浓度下，相比未掺杂Zn3Ga1.99Ge2O10:0.5%Cr3+样品，Ca2+离子掺杂增强产物的长余辉强度（停止激发300s后记录）15倍、Li+离子掺杂增强产物的长余辉强度（停止激发300s后记录）2倍、Mg2+离子掺杂增强产物的长余辉强度（停止激发300s后记录）2.6倍，同时所有改性样品的余辉衰减速度减慢。此外，Ca2+掺杂量（3%）和Li+掺杂量为1%时，Ca2+/Li+共掺实现增强Zn3Ga1.99Ge2O10:0.5% Cr3+样品余辉强度21倍，表明Ca2+/Li+掺杂协同增强作用。　　机制分析表明适量的非发光离子掺杂，能够使样品颗粒尺寸增大，杂相减少，进而改善晶体的形成过程，同时一定量的非发光离子还能促进基质形成反位缺陷，进而增加处于扭曲八面体环境Cr3+的数量，从而使长余辉发光强度增加。但当掺杂浓度过高时，晶格的淬光缺陷中心会增加，从而提高激发态能量无辐射速率，降低长余辉寿命。热释光谱的测试结果表明，非发光离子的掺杂能增加电子陷阱的数目，这使得更多的激发电子被捕获和释放，提供为Cr3+发光更多的能量，证实了我们提出的相关余辉增强机制。最后通过对掺杂非发光离子Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+长余辉材料发光特性的分析，给出了Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+,M系列长余辉材料能量传递模型示意图（M=Ca2+、Mg2+、Li+、Ca2+/Li+），为非发光离子掺杂改性,增强红外长余辉材料研究提供了一定的理论依据。