掺杂型稀土发光材料的合成与表征

掺杂型稀土发光材料的合成与表征

摘要：本文综述了掺杂型稀土发光材料的研究进展情况，总结了掺杂型稀土发光材料的制备方法和表征手段，并着重介绍了几类掺杂型稀土发光材料，分别是掺杂型无机稀土发光材料（又可分为单掺型无机稀土发光材料和多掺型无机稀土发光材料）、掺杂型稀土高分子发光材料、掺杂型稀土纳米发光材料，通过对每种发光材料分别举一个或几个典型例子来对其的发光性质等表征进行简要介绍，最后对稀土发光材料的未来趋势进行展望。

关键词：掺杂型稀土发光材料；制备方法；表征手段；高分子发光材料；纳米发光材料

1 引言

元素周期表中，从原子序数57～71的15个镧系元素加上钪和钇共17个稀土元素，无论它们被用作发光(荧光)材料的基质成分，还是被用作激活剂，共激活剂，敏化剂或掺杂剂的发光材料，一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。由于稀土离子特殊的4f电子组态能级、4f5d能级及电荷转移带结构，使稀土发光材料的吸收、激发和发射光谱展现出范围很宽且内涵丰富的光学光谱和发光特性，从真空紫外延伸到近红外光谱区，构成取之不尽的光学宝库[1]。而稀土离子作为掺杂剂掺杂到各种材料中就构成了掺杂型稀土发光材料，其掺杂机理复杂多样。以下仅对掺杂型稀土发光材料的制备方法、表征手段及三种主要类型的掺杂型稀土发光材料作简要介绍，并分别举例说明这些材料的发光性质。

2制备方法

2.1 高温固相法

高温固相法是合成发光材料用的最多的一种方法。这种生产工艺相当成熟，在反应条件控制、还原剂的使用、助熔剂的选择、原料配制和混合等方面都已日趋优化。首先将满足纯度的原料按一定化学计量比称量，并加入一定量的助熔剂充分混匀，在还原气氛中焙烧，经粉碎、过筛即得所需的一系列发光材料。这种方法反应效率高，合成材料结晶化程度高，化学稳定性好。但传统的高温固相反应，也存在很多的弊端，例如产物容易集结成硬块, 材料的发光中心在后续过程容易遭到破坏引起光衰等。因而稀土掺杂型发光材料的制备技术研究成为热点课题，某些化学物理方法和新技术的出现为掺杂型稀土发光材料提供了新的合成手段[2]。

2.2溶胶—凝胶法

溶胶—凝胶法是一种湿化学合成方法，是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。此法几乎适用于所有发光材料的合成。传统的溶胶—凝胶法可分为水溶液溶胶—凝胶法和醇盐溶胶—凝胶法两种，后者更为常见。目前溶胶—凝胶法的起始原料比较灵活多变，许多无机盐也可作为先驱物。与传统的高温固相反应相比，溶胶—凝胶法有以下优点：产物的均匀性好，使激活离子能均匀地分布在基质晶格中，烧结温度低，节能，产物纯度高，溶剂在后处理过程中易被除去，能最大程度抑制副反应。此法缺点是原料成本高，处理工序长，高温热处理时颗粒容易团聚，并且醇盐对人体有害，对环境造成污染。

内蒙古师范大学的娜米拉、王喜贵等教授用溶胶—凝胶技术制备Eu3+、V共掺杂的硅基发光材料，并研究了材料的组成、晶型、结构等与发光性能的关系以及离子之间的相互作用[3]。

2.3燃烧合成法

燃烧合成法又称为“自蔓延高温合成法”[4]。在燃烧合成反应中，反应物达到放热反应的点火温度时，以某种方法点燃,随后依靠原料燃烧释放出的热量，来维持反应系统处于高温状态，使合成过程独自维持下去直至反应结束，燃烧产物即为目的产物。常用的燃料有尿素、氨基酸等。此法主要优点：节能省时，反应速度快，通常在秒分级；反应过程中可蒸发掉挥发性杂质，产物纯度高；升温和冷却速度很快，易获得高活性的亚稳态产物；燃烧过程中产生大量气体，便于制得超细粉体；设备简单，操作方便。主要缺点是点火温度难以控制，单釜产量很小，不易进行大规模工业化；产生烟雾和粉尘，造成环境污染。

万体智教授等[5]将硝酸锶、硝酸铝与氧化铕、氧化钇的硝酸溶液混合，加入尿素和硼酸，通过硝酸盐和尿素燃烧反应，得泡沫状SrAl2O4:Eu2+,Dy3+粉体。

2.4微波合成法

微波合成技术发展迅速，已被广泛用于制备掺杂型稀土发光材料。微波加热热惯性小，可快速升温与降温，并可在不同深度同时加热，且加热均匀，装置构造简单，成本低廉，热转换效率高，节能，能在短时间、低温下合成纯度高、粒度细、分布均匀的材料；加热不受样品尺寸影响，可减小过程中引起裂纹的热应力，设备本身不辐射热能，不会造成高温工作环境。但目前微波加热的某些机理还不太清楚，有待进一

步研究。

李沅英教授等[6]用盐酸溶解稀土氧化物，经草酸沉淀、洗涤、过滤、烘干，与碳酸钠、硫磺、(NH4)2HPO4混匀，装入坩埚，加盖后放入大坩埚中，填充氧化铁后微波反应，冷却后重复上述过程，得粉晶状Y2O2S:Eu3+。

李玮捷等[7]将稀土氧化物和助熔剂混匀,于微波炉中反应后简单处理，得Y2O3:Eu 红粉。

2.5共沉淀法

共沉淀法又称为“化学沉积法”、“前驱化合物法”，是以水溶性物质为原料，通过液相化学反应，生成难溶物质从水溶液中沉淀出来，经过洗涤、过滤、焙烧热分解而制得超细粉体材料方法。此法操作简单、流程短、能直接得到化学成分均一的粉体材料，且可精确地控制粒子的成核与长大，得到粒度可控、分散性较好的材料。主要缺点是影响因素较多(如溶液的组成、浓度、温度、时间等)，形成分散粒子的条件苛刻、沉淀剂容易作为杂质混入沉淀物、沉淀过程中各种成分的分离困难和沉淀剂不易溶于水溶液等。

袁曦明教授等[8]用硝酸溶解稀土氧化物，加入锶、铝的硝酸盐,混匀后倒入草酸，加氨水调pH值形成沉淀，沉淀过滤、洗涤、烘干后焙烧，得SrAlO4:Eu2+,Dy3+粉体。

周少敏等[9]将硝酸、金属与稀土离子溶液混匀，取硫酸铵溶液，加入95%乙醇，搅拌同时混合上述溶液至沉淀完全，沉淀经陈化、过滤、醇洗后焙烧得M1-x Sm x SO4材料。

2.6喷雾热解法

喷雾法是指将前驱体溶液的雾流干燥、沉淀,然后在管式反应炉中分解以制备粉体材料的方法。它利用高压喷枪将前驱体溶液喷入高压反应器中，迅速反应生成粉体材料。其优点是：干燥时间短，一般在几秒到几十秒内完成，能够获得组成均匀的粉体材料；可以精确的控制粉体材料的组成、形态和性能，操作简单，能连续进行，产物无需水洗、过滤和研磨，避免2次污染。主要缺点是热分解产生腐蚀性气体，会造成设备的老化和破损。

李玮捷等[7]用硝酸或盐酸溶解稀土氧化物，混匀，喷雾干燥后焙烧得Y2O3:Eu红粉。

2.7水热合成法

水热合成法是指在高压釜中，通过将反应体系加热至水的临界温度，产生高压环境而进行材料制备的一种有效方法。此法产物结晶性良好，纯度高、晶型好、分散性好。以有机溶剂代替水，采用溶剂热反应来制备材料是水热法的一种重大改进，可用于某些非水反应体系的材料制备。缺点是设备要求耐压，比较昂贵。

裴晓将教授等[10]将K2CO3、ZnF2、Er2O3、YbCl3和NH4HF2溶解混匀，加HF酸调pH=3～4，封装于反应釜中焙烧,经过滤，水和酒精洗涤后室温晾干，得KZnF3:Er,Yb 粉体。

刘晓瑭等[11]将Ca (OH)2、Na2HPO4、NaOH、H3BO3、Eu2O3、Tb4O7和CeO2与水混合，滴加碱液。加热搅拌后于釜中晶化，室温冷却、过滤、水洗后干燥得CaBPO5:Eu,Tb粉体。

2.8气相反应合成法

气相反应合成技术是通过气相化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段制得材料的工艺过程。近些年来，气相反应合成法已被用于制备稀土激活的氧化物发光材料。此法制备的产物颗粒有可控的尺寸和球状形态，纯度高、粒度细、分散性好、组分易于控制。缺点是设备复杂、昂贵，过程中产生废物，造成环境污染，因需要尾气处理而增加成本。

2.9微乳液法

微乳液法是用不溶于水的非极性物相为分散介质，以不同反应物的水溶液为分散相，表面活性剂作乳化剂，形成油包水型微乳液，使颗粒的形成空间限定于微乳液滴内，得到粒径分布窄、形态均匀的粉体颗粒。该方法所得产品有较高的晶化度和阴极射线发光效率，装置简单、操作容易、易控制粒径。缺点是过程复杂，准备工作量大，副产物较多，污染环境。

李成海等[12]以石油醚作油相，NP—5和NP—9混合物作表面活性剂相，使用含ZnCl2和MnCl2与含Na2S的两种W/O微乳液，用微乳液法制得ZnS:Mn纳米粉体。

掺杂型稀土发光材料的合成方法种类繁多，除了以上介绍的几种方法外，随着物理、化学等新的科研成果及新的仪器的制造，更好的合成方法必将产生出来。

3掺杂型稀土发光材料的表征手段

3.1TEM

TEM可测定颗粒的尺寸大小及其形态。在以不同方法制得发光材料或其溶液后，用TEM即可测定所制得的材料的尺寸大小，从而得到与尺寸分布有关的信息。如用胶体沉淀法制备Eu2O3纳米晶溶液后，样品以分辨率1·8 的TEM测试，结果显示出规则的晶体形态，同时测其尺寸大小为4nm；以醇溶液沉淀法制备的Tb2O3经TEM 测试得到平均尺寸为4.2nm，晶体形态为规则的点排列。Michael Veith等人[13]以两种路线制备了YAG(Y3Al5O12，钇铝石榴石)纳米材料，并用TEM对样品的形态和大小进行了对比，从TEM图象可看出两种样品的明显区别。文献中亦采用TEM测出了在不同pH下所制得产品的大小与形态差别。总之，TEM是一种表征纳米材料性质的常用和有效的手段，纳米粒子的表征几乎离不开它。

3.2SEM

与TEM相比，以SEM同样可以看出颗粒的大小分布，但SEM观测的是颗粒的表面形态，如晶体化程度等。如T.G.Ireland等人[14]在不同煅烧温度下制备了几种Y2O3:Eu纳米材料样品，并以SEM对其进行观察，得出了有关晶化程度的信息。同TEM相比，SEM所测定的粒子尺寸比较有限(小于10nm的粒子很难用SEM检测到)此外，最近几年发展起来的AFM(原子力显微镜)和STM(扫描隧道显微镜)也常被用来表征纳米(发光)材料。

3.3XRD与SAD(Selected Area Diffraction)

XRD是对发光材料进行检测的必备手段之一。它可以给出材料的晶型和表征晶体形态的数据。如用湿化学法合成的YVO4:Eu晶体的X射线衍射图形显示其晶结构与本体YVO4相同，均为四方锆石结构，说明Eu占据的是Y的晶格位置。利用X射线衍射图，结合Debye-Scherrer公式还可计算出材料颗粒的尺寸大小。如MarcoKohls 等人[15]制备了ZnO:Er纳米晶材料，并利用X射线衍射图形得出了晶体的平均尺寸。类似的，A.Konrad[16]的研究也发现以X射线衍射图形的峰来计算得到的纳米晶尺寸与用TEM得出的尺寸是一致的。从X射线衍射图形还可以看出材料与其本体的差别。Li等人[17]在对ZnS材料颗粒的X射线衍射分析中发现，三个衍射峰较其本体发光材料的峰明显变宽，也就是说，当颗粒尺寸变小时，X射线衍射图中峰宽度变大。此外，从X射线衍射图形可以看出晶化程度的大小，如Kang等人[18]温度下制得出几种Y2O3:Eu的纳米晶样品，并对它们进行了X射线衍射分析。结果表明，制备温度越高时，XRD图形上峰强度越大，也就是说颗粒晶化程度越高。这与Michael Veith等

人对YAG纳米晶的研究和Kang对Y2SiO5:Ce纳米晶的研究结果一致。SAD也是一种确定晶体结构的手段，如G.Wakefield等人用SAD图形确定了Eu2O3纳米晶的结构为C型体心立方，但一般情况下还是采用XRD。

3.4 FTIR

发光材料的颗粒尺寸发生变化时，其键合情况如何，与变化前有何不同，以及由前驱体制备的产品与前驱体相比键合情况的改变可以由红外光谱直接给出。Pavid Grosso[19]则分别测定了前驱体Sc(acac)3和中间体ScO(OH)x(R)y，以及最终产品Sc2O3的傅立叶红外光谱，通过数据分析发现产品的最强峰位于633cm-1处，对应于νSc-O振动，而前驱体和中间体ScO(OH)x(R)y给出了大量νC-C、νC-O和νC=O、νO-H峰。Michael Veith也测定了所合成的YAG和YAG:Ce的纳米晶的红外光谱，发现YAG:Ce比YAG 的IR谱峰有小的移动，表明Ce在YAG中有较好的分散。

3.5发射光谱

物质吸收一定能量传递给发光中心使之激发至高能态，在返回不同基态能级时发出一定波长的光。通过对发射波长的检测可以确定发光材料的发光中心，还可以通过对纳米发光材料和本体发光材料发光强度的对比来研究颗粒尺寸的效应以及寻找激活剂的最佳掺杂浓度。如M.I-hara等人[20]通过发射光谱的测试发现，ZnS:Tb晶体较本体的ZnS:Tb具有更高的发光强度。Yunchan Kang等人则制备了不同Eu浓度掺杂的Y2O3:Eu晶体，从光谱可以看出，Eu浓度为6at%时发光强度最强。

3.6吸收光谱

吸收光谱是离子从基态激发至不同高能态时所吸收能量对应的光谱，是离子的特征光谱。通过吸收光谱的测定可以直接判断特征的吸收离子。如G.Wakefield[21]测定了所制备的Eu2O3纳米晶的吸收光谱峰值分别为230nm、275nm和395nm,它们分别属于Eu3+-O2-的电荷转移跃迁(前二)Eu3+f-f跃迁(后一)。同时，当粒子尺寸小到一定程度时，半导体的能隙变宽,表现在吸收光谱上便是其吸收带发生蓝移。

4几种重要类型掺杂型稀土发光材料的介绍

掺杂型稀土发光材料的种类有很多种，以下只简单介绍一下掺杂型无机稀土发光材料、掺杂型稀土高分子发光材料、掺杂型稀土纳米发光材料。其中，无机掺杂型稀土发光材料可分为单掺型无机稀土发光材料和多掺型无机稀土发光材料。单掺型无机

稀土发光材料是指在无机材料中只掺杂一种稀土离子而产生发光性能的材料；多掺型无机稀土发光材料是指在无机材料中掺杂两种或多种稀土离子而产生发光性能的材料。

4.1单掺型无机稀土发光材料

单掺型无机稀土发光材料是指在无机材料中只掺杂一种稀土离子而产生发光性

能的材料。在稀土掺杂的不同基质材料中，Eu3+是发光性能较好的稀土离子，具有很高的荧光效率。例如Eu3+掺杂的不同基质如沸石、硼酸盐和复合氧化物SiO2-TiO2玻璃等的荧光发光材料[22-24]。然而，由于Eu3+所处的配位环境不同，将直接影响稀土离子与其周围氧原子的相互作用，从而影响发光性能。半导体TiO2由于具有良好的化学热稳定性和较高的物理折射指数，使之成为稀土离子发光的基质材料。周口师范学院实验中心的常加忠等教授通过溶胶凝胶法合成的Eu3+掺杂TiO2晶体发光材料[25]，他们通过在不同温度下烧结，测出了不同温度下的样品的XRD。由图可见，当温度为350℃时，新的物相开始形成，当烧结温度达到450、550、650和750℃时，物相衍射峰的位置为锐钛矿TiO2的特征衍射峰的位置，表明在此温度范围内随着温度的升高TiO2的晶型不发生改变。继续升温，当达到850℃时，锐钛矿晶型的特征衍射峰消失，晶相转变为金红石晶型。在相同的温度条件下，采用同样的实验方法制备了没有掺杂Eu2O3的TiO2纳米晶.X-射线衍射分析结果表明，在不同温度区间所得到的晶相与掺杂稀土相应的温度所得到晶型是基本一致的，仅掺杂Eu2O3的样品的XRD衍射峰宽化，TiO2纳米晶粒子变小。根据Scherrer公式可计算掺杂Eu2O3的TiO2样品在450、550、650、750和850℃时粒子大小分别为4、4.5、5.2、5.9和35 nm。然而，Eu2O3掺杂TiO2在一定程度上抑制TiO2从锐钛矿向金红石的转变，使转变的温度提高。

a.350℃;

b.450℃;

c.550℃;

d.650℃;

e.750℃;

f.850℃

图1 不同温度下TiO2中掺杂Eu2O3的XRD

当用波长为396、464和532 nm激发Eu3+掺杂的TiO2的2种晶型即锐钛矿晶型和金红石晶型，发现仅锐钛矿TiO2晶型能够发射单色性较好的红色荧光，而金红石晶型不发光。并且由于温度对结晶相影响较大，直接影响TiO2与Eu3+之间的相互作用，不同烧结温度对发光的影响可能是由于烧结温度不同会影响结晶相粒子尺寸的大小，从而影响Eu3+的晶体场，结果导致了不同烧结温度下所得样品发光强度的差异。这说明发光不仅与稀土离子所处的晶体场有关，而且与不同制备条件下所得材料的晶相有关。

4.2多掺型无机稀土发光材料

多掺型无机稀土发光材料是指在无机材料中掺杂两种或多种稀土离子而产生发光性能的材料。这几种稀土离子对材料的发光性能产生相互影响，并随着制备条件及各稀土离子的配比不同而使材料的发光现象产生显著的不同。例如，安庆师范学院的叶孔敦等教授利用稀土直接掺杂工艺合成的一种“常光充能”型电子陷获材料CaS:Eu,Sm，它不仅具有CaS:Eu无机发光材料的荧光光谱特性，而且具有红外升频转换特性，可将0.8～1.6μm的红外光直接转换为672nm的红光、量子效率高达76%，

是一种优于CaS:Eu的光转换农膜添加剂。而共掺Eu2+、Sm3+和Cu+的CaS荧光粉有

望成为一种性能优于光转换农膜添加剂CaS:Eu2+,Cu+，可人工模拟叶绿素吸收光谱的新型农用转光膜材料。图2是在探测波长640nm条件下测量的CaS:Eu,Sm激发光谱，可知CaS:Eu,Sm有两个主要激发带，分别位于峰值波长279nm的紫外区和400～620nm的可见光区，前者与Eu2+的4f7(8S7/2)→4f65d(E g)跃迁相对应，后者与Eu2+的4f7(8S7/2)→4f65d(T2g)跃迁和Sm3+离子激发有关，说明CaS:Eu,Sm不仅可以光致荧光方式将紫外光转换为640nm的可见光，而且具有“常光充能”效果，即对可见光也有很好的波长转换作用。图3给出了CaS:Eu,Sm在550nm处的荧光光谱，其中610nm 的荧光峰与Eu3+离子5D0→7F7/2跃迁相对应，该峰与Sm3+离子4G5/2→6H7/2跃迁产生的发射峰很接近并发生交迭，因此在Eu3+、Sm3+数目相差悬殊时，常被后者所遮蔽。631nm的荧光峰是Eu2+离子从5d激发态跃迁到4f基态时产生的，而570nm处的荧光峰与Sm3+离子4G5/2→6H5/2跃迁相对应。

图2CaS:Eu,Sm的激发光谱(探测波长640nm)

图3CaS:Eu,Sm的荧光光谱(激发波长550nm)

图4和图5分别是CaS:Eu,Sm的红外吸收光谱和红外上转换发射光谱，可知CaS:Eu,Sm在室温下存在一个较宽的红外吸收区，能将0.8～1.6μm的红外光转换为672nm的可见光。

图4CaS:Eu,Sm的红外吸收光谱

图5CaS:Eu,Sm的红外上转换发射光谱

制备条件的不同也会对材料的光谱特性产生巨大影响。他们发现向碱土金属硫化物中掺入适当激活剂制备CaS:Eu,Sm时，合成材料的发光性质不仅取决于掺杂激活剂的特性，而且也与选用的制备工艺有关。制备工艺条件(诸如温度、时间以及制备过程中选用的气氛)，甚至盛放反应物的器皿都对合成材料的化学组成及结构有影响，从而可能对合成材料的光谱特性产生巨大影响。譬如在制备CaS:Eu,Sm的过程中，灼烧气氛通过对合成材料中稀土离子化合价的影响，从而影响其发光性质。

灼烧气氛通常分为还原气氛、氧化气氛、中性气氛或某种特定气氛。研究人员发现，还原气氛(如H2中H2S、CS2等)或中性气氛(如N2等)合成的材料中主要含有Eu2+，其发光峰位于670nm，而在空气中灼烧合成的材料中则主要是Eu3+，其发光峰位于610nm，与Eu3+的5D0→7F2跃迁相对应。若在N2中混入一定量的空气，则在合成材料中会同时观察到Eu2+和Eu3+发光，而且随着制备气氛中N2含量的增加，Eu2+的发

光在增强，表明Eu2+数目增加。将这些样品连同在空气中灼烧合成的样品再经还原气氛(H2或H2S)重新高温灼烧，则Eu3+发光峰消失，只有Eu2+发光峰存在。

由此可见，还原气氛(如H2或H2S、CS2)不仅可避免基质氧化，还可促使Eu3+→Eu2+，中性气氛(如N2)可避免基质氧化，但对Eu的化合价没有影响，Eu3+→Eu2+是其它因素作用的结果，氧化气氛(如空气)会造成碱土金属硫化物基质氧化，促使Eu2+→Eu3+，因此在制备过程中不仅要注意灼烧系统的密闭性，而且应选用高纯H2或N2等作为保护气氛，并采用一定的净化措施，除去其中的水分等杂质以减少对合成材料的影响。

4.3掺杂型稀土高分子发光材料

把有机小分子稀土配合物通过溶剂溶解或熔融共混的方式掺杂到高分子体系中，一方面可以提高配合物稳定性，另一方面可以改善稀土的荧光性能。这种方法工艺简单，制备的材料具有良好的发光性能因而得到了广泛的采用。稀土配合物具有较优越的发光性能，如今，在稀土配合物掺杂聚合物制备稀土高分子功能材料已探究热点。例如，内蒙古工业大学的索全伶等教授利用稀土铕三元配合物制备了掺杂型聚甲基丙烯酸甲酯复合材料并且研究了其发光性能。他们发现，在室温下，首先以614 nm的发射波长测配合物Eu2L3Phen·4H2O的激发光谱，然后以强度最大的激发波长(327nm)激发配合物样品，测定配合物的发射光谱。三元稀土配合物Eu2L3Phen·4H2O固体粉末样品的激发和发射光谱的入射光狭缝5nm，发射光狭缝5nm，测定结果见图6。

图6 Eu2L3Phen·4H2O的荧光发射波谱范围

从图6可以看出，在327nm紫外光的激发下，配合物Eu2L3Phen·4H2O出现了592 nm (5D0→7F1)的磁偶极跃迁和616 nm(5D0→7F2)的电偶极跃迁，这些跃迁能级对应着

Eu(Ⅲ)离子的特征荧光光谱。在616 nm处出现了非常强而且尖锐的锐线发射，它属于Eu(Ⅲ)离子的超灵敏跃迁，其发射谱带强度远远大于592 nm处的发射谱带，说明配合物中不存在反演中心，因此具有较好的单色性荧光。在紫外灯照射下，该配合物还能发出肉眼可见的红光，进一步说明配体的最低激发三重态能级与Eu(Ⅲ)离子的振动能级匹配性良好。因此，三元稀土配合物Eu2L3Phen·4H2O是一种发光性能良好的稀土添加材料，可在制备具有发光性能的高分子材料方面发挥作用。为了对此材料进行进一步的研究，研究人员还将合成的三元稀土配合物Eu2L3Phen·4H2O按比例，分别掺杂到高分子基质聚甲基丙烯酸甲酯中，得到了七种不同质量比的掺杂稀土配合物的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，并测定了它们的荧光光谱，实验结果见图7和图8。

图7 Eu2L3Phen·4H2O-PMMA的荧光发射波谱范围

图8 Eu2L3Phen·4H2O-PMMA荧光度和比重之间的关系

掺杂高分子Eu2L3Phen·4H2O-PMMA薄膜的荧光光谱(见图7)与三元稀土配合物Eu2L3Phen·4H2O的荧光光谱(见图8)相似，但发射强度较低。这表明，利用掺杂方法得到的复合材料仍保持了配合物Eu2L3Phen·4H2O的荧光特性。

因此，他们得出结论，将铕配合物与聚甲基丙烯酸甲酯掺杂后，掺杂高分子材料仍能发出铕配合物Eu2L3Phen·4H2O的特征荧光，发光强度随着配合物在聚甲基丙烯

酸甲酯中掺杂量的增加而增加。

4.4掺杂型稀土纳米发光材料

纳米发光材料具有高发光几率和高发光效率，因而近几年来人们对半导体纳米微晶发光材料进行了广泛研究。利用各种光学光谱手段，尤其是格位选择激发光谱被用来详细研究了材料的结构和性能，观察到了许多与颗粒尺寸密切相关的变化，特别是发现在Eu掺杂的纳米Y2SiO5中猝灭浓度和发光亮度均高于体材料，预示着高发光几率、高发光效率和高掺杂浓度有可能同时存在，而得到性能优异的纳米发光材料,展示了它们诱人的应用前景。以下简要介绍有关Y2O3-SiO2体系[26]的纳米发光材料的一些研究结果。

稀土掺杂的Y2O3-SiO2体系材料是性能优异的光学基质材料，其中最重要的稀土掺杂的是正硅酸钇Y2SiO5:RE。Y2SiO5有两种不同的晶体结构：高温相X2型和低温相X1型，目前已实用的材料都是高温相的X2-Y2SiO5。由于常规的固相反应法难以得到纯相的X1-Y2SiO5，因而对X1相的研究和报道甚少。中国科学技术大学的张慰萍等教授用溶胶-凝胶法制备了纯相的X1-Y2SiO5:Eu纳米荧光粉，并详细研究了它的发光特性。该材料用正硅酸乙酯的水解制备[27]。将一定比例的Y2O3和Eu2O3混合，溶于硝酸，再按所需Y/Si比加入适量的正硅酸乙酯的乙醇溶液，经搅拌、水浴加热，几小时后成胶。再经陈化、烘干，将所得干凝胶在高温下处理数小时，即得所需样品。X射线衍射(XRD)和TEM实验表明，热处理温度低于850℃时，得到的是非晶纳米样品，高于900℃就可得到X1-Y2SiO5纳米微晶样品，XRD图中未观察到有杂相存在。样品为球形颗粒，粒径约50nm，分布均匀，热处理温度在900 ～1100℃之间时，加热2～3h，颗粒度无明显长大，若在更高温度下长时间加热，可得到相应结构的μm 尺寸的体材料样品。

在纳米Y2SiO5:Eu(Y2-xEu x SiO5)中，研究人员首次观察到了浓度猝灭受到抑制的现象, 50nm样品的猝灭浓度为x=0.6，大大超过了体材料的x=0.2。他们认为这是由于在纳米材料中能量共振传递被界面所阻断和猝灭中心在各个纳米晶内分布的涨落所造成的。值得注意的是纳米样品的最大发光亮度(x=0.6时的发光亮度)是体材料的最大发光亮度的2倍多(图9)，而且也超过了相同激发条件下商品化的高压汞灯用红粉YVO4:Eu的发光亮度。在溶胶-凝胶法制备的Y2Si2O7:Eu中也观察到了类似的现象[28]，显示了高掺杂浓度的纳米发光粉的应用前景。

图9Eu浓度对粒径为50nm的Y2SiO5:Eu (a)和常规

Y2SiO5:Eu(b)发光强度的影响

在X1-Y2SiO5中，Y3+占据两种不同的格位，格位对称性均为C1，不同的是在两种格位上Y3+对氧的配位数不同。掺杂后，Eu3+占据Y3+的格位，形成两种不同的发光中心，称为格位1(7配位)和格位2(9配位)。研究人员通过格位选择激发的光致发光及衰减曲线的测量，对这两种不同发光中心的发光及它们之间的能量传递作了详细研究。

格位选择激发的光致发光谱表明，在溶胶-凝胶法制备的X1-Y2SiO5:Eu中存在着4种不同的发光中心(图10)，其中(a)和(b)分别是格位1和格位2上Eu3+的发光，(c)是典型的Y2O3:Eu的发光，表明尽管XRD并未检出Y2O3相的存在，样品中仍存在微量的Y2O3:Eu，(d)中的发光则归结于纳米颗粒表面的Eu，它的强度与颗粒尺寸相关。在X1-Y2SiO5:Eu的两个格位间存在着十分明显的从格位2到格位1的能量传递，传递速率随Eu3+浓度的增加而急剧加大。图11是15K时激发格位2时的发射光谱，可以清楚地看出，在x=0.1时，基本上还是格位2的发光，随Eu3+浓度加大，当x=0.7时，已观察不到格位2的发光，所得光谱与图11(a)完全一致了，说明在此浓度下，几乎所有的激发能都从格位2传递到了格位1。对Eu3+的5D0能级的寿命测量也证实了这种能量传递过程，表1列出了15K时两个格位上Eu3+5D0能级的寿命。格位1上的寿命基本不随Eu3+的浓度而变，而格位2上的寿命随Eu3+的增加迅速下降。这种能量传递的速率也明显受到温度的影响。对传递速率与浓度和温度的关系作了理论模拟，求出在室温下格位2到格位1的能量传递速率为1000s-1。还得到Eu3+离子在格位2和格位1上的占据比为1.45，表明Eu3+离子优先占据格位2，这可能是因为格位

2中Y3+-O2-的平均距离大于格位1中Y3+-O2-的平均距离，因而有利于半径较大的Eu3+

的取代。

表115K下X1-Y2SiO5:Eu x中两个格位上5D0能级的寿命

图10 X1-Y2SiO5:Eu0.01中4种不同的发光中心的发光

图11不同浓度下X1-Y2SiO5:Eu的发射光谱，15K，激发

格位2

立方Y2O3:Eu是一种性能优异的红色荧光粉，迄今为止，在三基色荧光灯，彩电用阴极射线管等应用领域，它的作用仍是无可替代的，而且随着高分辨率、大屏幕平板电视的发展，对纳米Y2O3:Eu及其相关材料的研究倍受重视，也发现不同方法制备的纳米Y2O3:Eu的结构和性质有着不少差异。

研究人员用燃烧合成法制备立方相的纳米Y2O3:Eu和Gd2O3:Eu时，他们将一定比例的Y(NO3)3，Eu(NO3)3溶液与甘氨酸(Gly)水溶液充分混合后加热，随着水分的蒸发，发现体系逐渐呈粘稠状，并开始发泡，当水分基本蒸干时，温度急剧上升，点燃，自行维持燃烧，至反应完成，得到最终产物。调节燃料(Gly)和氧化剂(硝酸盐)的比例G/N及火焰温度，最终控制产物的颗粒度，得到5～200nm的纳米Y2O3:Eu。实验表明，火焰温度对颗粒度的影响因材料而异。Y2O3的颗粒随温度升高而加大，Gd2O3恰恰相反，说明在燃烧法合成这两种材料时，成晶的机制是不同的。表2给出了G/N 对Y2O3和Gd2O3颗粒尺寸的影响。

这些材料中，研究人员观察到了Ln2O3:Eu的发光性质随粒径变小而发生的明显

变化。

(1)激发光谱中电荷传递态(CT)明显红移。Y2O3:Eu中CT态从体材料的239nm 移至250nm；Gd2O3:Eu中，从体材料的255nm移至269nm。当纳米材料中Eu-O间电子云较常规尺寸晶体中的Eu-O电子云更偏向Eu3+离子，受到激发时，电子从O2-到Eu3+的迁移更易发生，对此进行了解释。A.Konrad等在以Y(C11H19O2)3和Eu(C11H19O2)3为源，CVD过程合成的立方纳米Y2O3:Eu(10nm)也观察到了类似的CT 带红移现象。

(2)荧光寿命的缩短，80、40和10nm的Y2O3:Eu的荧光寿命分别为1.39，1.28和1.08ms，这是表面缺陷增加引起的。

(3)同样观察到了浓度猝灭受到抑制的现象：Y2O3:Eu体材料的猝灭浓度约6%，纳米Y2O3:Eu中猝灭浓度高达12～14%。但纳米Y2O3:Eu的发光亮度低于体材料，70nm样品的发光亮度约为商用Y2O3:Eu粉的80%，而且随粒径变小而下降。这是因为我们所用的样品均未经表面修饰，纳米颗粒巨大的表面猝灭了发光。

(4)当颗粒尺寸小于10nm时，材料的发光性质中又出现了一系列新现象。首先，发射光谱不仅谱线加宽(这种展宽在大于10nm的样品中也都存在)，而且基本结构也发生变化,在622nm处出现了新的发光峰(图12)。其次，大于10nm样品中Eu3+的5D0荧光寿命都可用单指数形式来拟合，而5nm样品的衰减曲线必须用双指数形式来拟合，τ分别为1.04ms和0.35ms。我们把这些现象归结于表面效应，从表3中看出，只有当颗粒尺寸小到10nm左右时，表面原子/体内原子之比才达到了不可忽略的程度，622nm新峰的出现及τ=0.35ms的发光衰减均可归结于处于表面的Eu3+形成的新的发光中心。这种分析也从高分辨率电镜对不同粒径的纳米Y2O3:Eu的形貌的观察中得到进一步的确认。

表2 不同G/N时,LnO(Ln=Y,Gd)的颗粒度

图12不同粒径样品的发射光谱

5 稀土发光材料的研究展望

通过以上对稀土发光材料的简要介绍，不难发现，掺杂型稀土发光材料已成为当今的科研热点。它的发展以及它和其它领域高技术有机结合，可以创新和孕育出一些有知识产权的新技术和新产业。如高效紫外EL和LED可以开辟显示和光源新技术，荧光体和碳纳米管结合可以实现超高亮度光源，家庭照明新概念，新技术以及光子通信家庭化等，随着当今科技的迅猛发展，稀土发光材料必将使我们的生活更加多姿多彩。

6 结论

以上我们总结了掺杂型稀土发光材料的合成与表征手段，并重点介绍了几类掺杂型稀土发光材料。这几种合成方法中溶胶—凝胶法、燃烧合成法、共沉淀法、水热合成法、微乳液法等软化学法是合成稀土发光材料的有效方法，具有合成温度低,产物物相纯度高，颗粒粒径小等优点。但产物的发光效率还不如高温固相反应所得产物高，某些产物的结晶较差，而且难以控制晶形。相信通过对制备工艺的不断完善，最终会得到理想的稀土发光材料。随着科学技术的不断发展，表征稀土发光材料的手段越来越多，通过这些手段，我们对稀土发光材料的性质和发光机理将有更加深入的了解。稀土发光材料的家族非常庞大，种类也很多，随着对稀土发光材料的更加深入的研究，

它必将为我们的生活和工农业生产做出巨大的贡献。

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第七章激发过程的动力学

第七章激发态过程的动力学 前面各章我们用量子物理从微观的角度讨论了固体中与光学激发态有关的各种基本的跃迁元过程，诸如单纯的或声子协助的光吸收（或激发）和光发射，光学激发态的弛豫和无辐射跃迁，光学激发能的传输，光学激发的俘获和释放等等。我们称这些与光学激发态有关的过程为激发态过程。在这些过程中，光辐射场，固体中的电子，以及晶格振动（声子）的状态都会有相应的变化。过程中， 激发能可能会转换为光能发射出来，也可转换为热能（声子）。一个完整的 激发态过程，包括使材料达到光学激发态的激发过程，各种激发状态转换的中间过程，和各种退激发过程，特别是以光发射的形式退激发的过程。不过，前面的讨论只是分别针对每一种元过 程，从微观层面进行了讨论，并给出了这些元过程的跃迁速率。实际材料中发生的过程，在过程的每一阶段，往往有多种元过程同时进行，它们彼此之间互相竞争，使得激发态过程变得复杂多样。我们观察到的材料各种宏观发光现象就是这种激发态过程的结果。材料发光（以及发热）的宏观特性，不仅是实际应用中人们关注的特性。而且，正由于它们都是材料内部各种元过程竞争的结果，它们也成了深入认识微观元过程及它们间关系的窗口。 如果外界的激发强度是恒定的，持续了足够长的时间，各种元过程在竞争中最终总要达到一个平衡，达到某种稳定的状态。这时的光发射也达到一个恒定的强度，称为定态光强。在外界的激发或其它影响过程的外部条件随时间而变的情形，固体的光发射也随时间而变。例如，在某一时刻（设为t=0），开始对材料施加一恒定强度的激发（阶跃激发），材料的发光强度并不是立刻达到定态值，而是有一个上升过程；同样，当激发停止后，发光也不是立即衰减到零，而是有个逐渐衰减的过程。这种激发停止后延续的发光称之为余辉。发光的上升和衰减的快慢因材料而异，其持续时间有的很短，例如皮秒甚至飞秒的量级；有的材料的发光衰减时间很长，达到毫秒，甚至若干小时（常称之为长余辉发光）。一般 来说，外界激发或其它条件随时间而变的规律可以多种多样，相应 的发光也就有不同的时间变化规律。人们已经发展了各种高灵敏的光 探测手段和高时间分辨的光谱技术，可以很好的跟踪材料发光随时间的变化。 在给定的外界环境下，材料的宏观发光特性，无论是稳态的，还是动态的，都依赖于材料中不同能量状态间发生的各种元过程之间的竞争。要理解过程的机理，就需从参与过程的各种元过程的相互关联中去寻找答案。本章的讨论中，我

发光材料的检测方法与相关技术

本技术提供一种发光材料的检测方法，包括：(1)取待测的发光材料，进行研磨；(2)对发 光材料进行XRD检测：将研磨后的发光材料置于XRD检测仪中进行检测，得到发光材料的XRD图谱，将XRD图谱与标准卡片进行比对，确定发光材料的基质成分；(3)对发光材料进行激发光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行激发光谱检测，得到发光材料的激发光谱；(4)对发光材料进行发射光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行发射光谱检测，得到发光材料的发射光谱；(5)对发光材料的激发光谱和发射光谱进行分析，确定发光材料的掺杂成分以及发光性质。本技术方法能够减小发光材料检测误差、提高实验效率。 权利要求书 1.一种发光材料的检测方法，其特征在于，包括： (1)取待测的发光材料，进行研磨； (2)对发光材料进行XRD检测：将研磨后的发光材料置于XRD检测仪中进行检测，得到发 光材料的XRD图谱，将XRD图谱与标准卡片进行比对，确定发光材料的基质成分； (3)对发光材料进行激发光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行激发光谱检测，得到发光材料的激发光谱； (4)对发光材料进行发射光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行发射光谱检测，得到发光材料的发射光谱； (5)对发光材料的激发光谱和发射光谱进行分析，确定发光材料的掺杂成分以及发光性质。 2.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，所述XRD检测仪的工作参数为：

使用金属Cu靶(辐射源为K线，λ＝0.15406nm)作为阳极，仪器阳极加速电压设置为40KV，工作电流为30mA，扫描速度为2°/min，选用的2θ角扫描步长为0.02°，测量的2θ角度范围为20°～60°。 3.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，所述荧光光谱仪的工作参数为： 用150W的氙灯作为激发光源，R928光电倍增管作为检测器，分辨率为1.0nm，扫描速度为2400nm/min。 4.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，还包括：根据发光材料的激发光谱和发射光谱得到发光材料的色坐标，以进行发光材料的色度学分析。 技术说明书 一种发光材料的检测方法 技术领域 本技术涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种发光材料的检测方法。 背景技术 当今的发光材料和激光材料的研究，在国民经济及国家安全的实际应用中，占主导和最重要地位。在进入新世纪后，稀土发光材料科学和技术成为今后占主导地位的平板显示，第四代新照明光源，现代医疗电子设备，更先进的光纤通信等高新技术的发展和创新可靠的依据和

高分子材料的力学性能及表征方法

高分子材料的力学性能及表征方法 聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。它牵涉到高分子新材料的材料设计，产品设计以及高分子新材料的使用条件。因此了解聚合物的力学性能数据，是我们掌握高分子材料的必要前提。聚合物力学性能数据主要是模量（E），强度（σ），极限形变（ε）及疲劳性能（包括疲劳极限和疲劳寿命）。由于高分子材料在应用中的受力方式不同，聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸（张力）、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。由于高分子材料类型的不同，实际应用及受力情况有很大的差变，因此对不同类型的高分子材料，又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。 表征方法及原理 （1）拉伸性能的表征 用万能材料试验机，换上拉伸实验的样品夹具，在恒定的温度、湿度和拉伸速度下，对按一定标准制备的聚合物试样进行拉伸，直至试样被拉断。仪器可自动记录被测样品在不同拉伸时间样品的形变值和对应此形变值样品所受到的拉力（张力）值，同时自动画出应力－应变曲线。根据应力-应变曲线，我们可找出样品的屈服点及相应的屈服应力值，断裂点及相应的断裂应力值，样品的断裂伸长值。将屈服应力，断裂应力分别除以样品断裂处在初制样时样品截面积，即可分别求出该聚合物的屈服强度σ屈和拉伸强度（抗张强度）σ拉值。样品断裂伸长值除以样品原长度，即是聚合物的断裂伸长率ε。应力－应变曲线中，对应小形变的曲线中（即曲线中直线部分）的斜率，即是聚合物的拉伸模量（也称抗张模量）E值。聚合物试样拉伸断裂时，试样断面单维尺寸（厚或宽的尺寸）的变化值除以试样的断裂伸长率ε值，即为聚合物样品的“泊松比”（μ）的数值。 （2）压缩性能、弯曲性能、剪切性的表征。 用万能材料试验机，分别用压缩试验，弯曲试验，剪切试验的样品夹具，在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学试验。并根据不同的计算公式，求出聚合物的压缩模量、压缩强度、弯曲模量、弯曲强度、剪切模量、剪切强度等数据。 （3）冲击性能的表征。 采用摆锤式冲击试验机，按一定标准制备样品，在恒定温度、湿度下，用摆锤迅速冲击被测试样，根据摆锤的质量和刚好使试样产生裂痕或破坏时的临界下落高度及被测样品的截面积，按一定公式计算聚合物试样的冲击强度（或冲击韧性单位为J/cm2）。 （4）聚合物单分子链的力学性能。 用原子力显微镜（AFM）。将聚合物样品配成稀溶液，铺展在干净玻璃片上，除去溶剂后得到一吸附在玻璃片上的聚合物薄膜（厚度约90mm）。用原子力显微镜针尖接触、扫描样品膜，由于针间与样品中高分子的相互作用，高分子链将被拉起，记录单个高分子链被拉伸时拉力的变化，直至拉力突然降至为零。可得到若干高分子链被拉伸时的拉伸力和拉伸长度曲线，由此曲线可估算单个高分子链的长度和单个高分子从凝聚态中被拉出时的“抗张强度”。所用仪器 万能材料试验机 摆锤式冲击试验机

稀土发光材料的研究和应用.

稀土发光材料的研究和应用 摘要：介绍了稀土发光材料的发光特性与发光机理。综述了我国在稀土发光材料的化学合成方法。总结了稀土发光材料的应用。最后对我国存在问题和发展前景进行了叙述。关键字：稀土发光材料；发光特性；发光机理；合成；应用；问题和展望。 Abstract：Introduces the luminescence properties of rare earth luminescent material and luminescence mechanism. Rare-earth luminescence materials in China, the paper summarized the chemical synthesis method. The application of rare earth luminescence materials is summarized. Finally, the existing problems and development prospect of the narrative in our country. Keywords：Rare earth luminescent material; Luminescence properties; Light-emitting mechanism; Synthesis; Application; Problems and its prospect. 化学元素周期表中镧系元素———镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系的１５个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素称为稀土元素。稀土化合物包含至少一种稀土元素的化合物。它是一种重要的战略资源，特别是高新技术工业的重要原料，如军事装备方面一些精确打击武器、一些汽车零部件和高科技产品，都依赖用稀土金属制造的组件。据了解，中国是唯一能有效提供全部17种稀土金属的国家，且储量远远超过世界其他国家的总和，是名副其实的“稀土大国”。由于稀土元素的离子具有特别的电子层结构和丰富的能级数量，使它成为了一个巨大的发光材料宝库。在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着重要作用，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴。稀土发光材料具有发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级；物理和化学性质稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用等。目前稀土材料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图像和辐射场的探测等领域，并形成很大的工业生产和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领域扩展，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。本文将介绍掺稀土离子发光材料的发光机理、节能灯、白光LED用荧光粉、PDP显示用荧光粉，以及对在上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳能效率等方面的应用前景进行总结和展望。

材料的性能与表征课程教学大纲

材料的性能与表征课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：材料的性能与表征 所属专业：材料化学 课程性质：专业基础课 学分：2 （二）课程简介、目标与任务： 材料的物理性能是材料的重要性能之一。外接因素（温度、电场、磁场等）作用于材料，引起材料内部原子、分子、电子的微观运动状态的改变，在宏观上表现为一定的感应物理量，即呈现某一物理性能。具体地讲，最常见的材料物理性能有材料的电性能、介电性能、光学性能、热学性能、磁学性能以及弹性性能，每一种物理性能对应一定的物理基础。而材料的物理性能强烈依赖于物质不同层次的结构组成，同时也受环境因素的强烈影响。每一种材料物理性能都具有一定的分子和测试方法，而物理性能分析也是材料研究的重要手段。通过本课程的学习，对材料的电性能、介电性能、光学性能、热学性能、磁学性能以及弹性性能的物理本质和表征参量、影响因素、分析测试方法有较全面地认识，并了解物理性能分析在材料研究中的应用。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接： 先修课程：力学，热学，电磁学，普通物理(光学与原子物理)，材料科学基础 （四）教材与主要参考书。 教材：刘勇，陈国钦编著. 材料物理性能. 北京：北京航空航天大学出版社, 2015.09 主要参考书： 吴雪梅主编；诸葛兰剑等编著. 材料物理性能与检测. 北京：科学出版社, 2012.01. 关振铎，龚江宏，唐子龙著. 无机材料物理性能第2版. 北京：清华大学出版社, 2011.06. 高智勇，隋解和，孟祥龙编著. 材料物理性能及其分析测试方法. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2015.11.

稀土发光材料的研究现状与应用(综述)

稀土发光材料的研究现状与应用 材化092 班…指导老师：…. (陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021） 摘要稀土元素包括元素周期表中的镧系元素(Ln)和钪(Sc)、钇(Y)，共17个元素。由于稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁产生的丰富的吸收和发射光谱，使其在发光材料中具有广泛的应用。稀土元素的特殊原子结构导致它们具有优异的发光特性，用于制造发光材料、电光源材料和激光材料，其合成的发光材料充分应用在照明、显示、医学、军事、安全保卫等领域中。稀土元素在我国的储量丰富，约占全世界的40%。本文综述了稀土发光材料的发光机理、发光特性、化学合成方法、主要应用领域以及稀土矿藏的开采方面存在的问题，并预测了今后深入研究的方向。 关键词稀土，发光材料, 应用 Current Research and Applications of rare earth luminescent materials Abstract Rare earth elements, including the lanthanides (Ln) and scandium (Sc) , yttrium (Y)of the periodic table, a total of 17 elements. a plenty of absorption and emission spectra in the light-emitting materials produced by the 4f electrons of rare earth ions transiting between different energy levels lead to a wide range of applications of rare earth luminescent materials. Special atomic structure of rare earth elements lead to their excellent luminescence properties, which is used in the manufacture of luminescent materials, the electric light materials and laser materials, 1 / 8

材料性能参数

材料物理性能参数 表征材料在力、热、光、电等物理作用下所反映的各种特性。常用的材料物理性能参数有内耗、热膨胀系数、热导率、比热容、电阻率和弹性模量等。 内耗材料本身的机械振动能量在机械振动时逐渐消耗的现象。其基本度量是振动一个周期所消耗的能量与原来振动能量之比。测量内耗的常用方法有低频扭摆法和高频共振法。内耗测量多用于研究合金中相的析出和溶解。 热膨胀系数材料受热温度上升1℃时尺寸的变化量与原尺寸之比。常用的有线膨胀系数和体膨胀系数两种。热膨胀系数的测量方法主要有：①机械记录法；②光学记录法;③干涉仪法；④X射线法。材料热膨胀系数的测定除用于机械设计外，还可用于研究合金中的相变。 热导率单位时间内垂直地流过材料单位截面积的热量与沿热流方向上温度梯度的负值之比。热导率的测量，一般可按热流状态分为稳态法和非稳态法两类。热导率对于热机，例如锅炉、冷冻机等用的材料是一个重要的参数。 比热容使单位质量的材料温度升高1℃时所需要的热量。比热容可分为定压比热容cp 和定容比热容cV。对固体而言，cp和cV的差别很小。固体比热容的测量方法常用的有比较法、下落铜卡计法和下落冰卡计法等。比热容可用于研究合金的相变和析出过程。 电阻率具有单位截面积的材料在单位长度上的电阻。它与电导率互为倒数，通常用单电桥或双电桥测出电阻值来进行计算。电阻率除用于仪器、仪表、电炉设计等外，其分析方法还可用于研究合金在时效初期的变化、固溶体的溶解度、相的析出和再结晶等问题。 弹性模量又称杨氏模量，为材料在弹性变形范围内的正应力与相应的正应变之比（见拉伸试验）。弹性模量的测量有静态法(拉伸或压缩)和动态法（振动）两种。它是机械零部件设计中的重要参数之一。

稀土发光材料的发光机理及其应用

万方数据

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稀土发光材料的发光机理及其应用 作者：谢国亚， 张友， XIE Guoya， ZHANG You 作者单位：谢国亚,XIE Guoya(重庆邮电大学移通学院,重庆,401520)， 张友,ZHANG You(重庆邮电大学数理学院,重庆,400065) 刊名： 压电与声光 英文刊名：Piezoelectrics & Acoustooptics 年，卷(期)：2012,34(1) 被引用次数：2次 参考文献(19条) 1.周贤菊;赵亮;罗斌过渡金属敏化稀土化合物近红外发光性能研究进展[期刊论文]-重庆邮电大学学报(自然科学版) 2007(06) 2.段昌奎;王广川稀土光谱参量的第一性原理研究[期刊论文]-重庆邮电大学学报(自然科学版) 2011(01) 3.周世杰;张喜燕;姜峰轻稀土掺杂对TbFeCo材料磁光性能的影响[期刊论文]-重庆工学院学报 2004(05) 4.CARNALL W T;GOODMAN G;RAJNAK K A systematic analysis of the spectra of the lanthanides doped into single crystal LaF3 1989(07) 5.LIU Guokui;BERNARD J Spectroscopic properties of rare earths in optical materials 2005 6.DUAN Changkui;TANNER P A What use are crystal field parameters? A chemist's viewpoint[外文期刊] 2010(19) 7.蒋大鹏;赵成久;侯凤勤白光发光二极管的制备技术及主要特性[期刊论文]-发光学报 2003(04) 8.黄京根节能灯用稀土三基色荧光粉 1990(05) 9.VERSTEGEN J M P J A survey of a group of phosphors,based on hexagonal aluminate and gallate host lattices 1974(12) 10.PAN Yuexiao;WU Mingmei;SU Qiang Tailored photoluminescence of YAG:Ce phosphor through various methods 2004(05) 11.KIM J S;JEON P E;CHOI J C Warm-whitelight emitting diode utilizing a single-phase full-color Ba3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+ phosphor[外文期刊] 2004(15) 12.苏锵;梁宏斌;王静稀土发光材料的进展与新兴技术产业[期刊论文]-稀土信息 2010(09) 13.SIVAKUMAR S;BOYER J C;BOVERO E Upconversion of 980 nm light into white light from SolGel derived thin film made with new combinations of LaF3:Ln3+ nanoparticles[外文期刊] 2009(16) 14.WANG Jiwei;TANNER P A Upconversion for white light generation by a single compound[外文期刊] 2010(03) 15.QUIRINO W G;LEGNANI C;CREMONA M White OLED using β-diketones rare earth binuclear complex as emitting layer[外文期刊] 2006(1/2) 16.BUNZLI J C G;PIGUET C Taking advantage of luminescent lanthanide ions 2005 17.WANG Leyu;LI Yadong Controlled synthesis and luminescence of lanthanide doped NaYF4 nanocrystals[外文期刊] 2007(04) 18.LINDA A;BRYAN V E;MICHAEL F Downcoversion for solar cell in YF3:Pr3+,Yb3+ 2010(05) 19.TENG Yu;ZHOU Jiajia;LIU Jianrong Efficient broadband near-infrared quantum cutting for solar cells 2010(09) 引证文献(2条) 1.杨志平.梁晓双.赵引红.侯春彩.王灿.董宏岩橙红色荧光粉Ca3Y2（Si3O9）2：Eu3+的制备及发光性能[期刊论文]-硅酸盐学报 2013(12) 2.严回.孙晓刚.王栋.吕萍.郑长征C24H16N7O9Sm 的晶体合成、结构与性质研究[期刊论文]-江苏师范大学学报（自然科学版） 2013(3) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/3512903614.html,/Periodical_ydysg201201028.aspx

发光材料荧光性能测试实验报告

发光材料荧光性能测试 实验目的 1、掌握光致发光的基本过程，掌握激发光谱和发射光谱的基本含义 2、掌握发光材料发射光谱和激发光谱的测试方法。 实验原理 发光材料主要是指材料吸收外来能量后所发出的总辐射中超过热辐射的部分。发光材料的发光需要外界能量的激发，根据击发方式不同发光方式可以分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、X射线及高能粒子发光等。以光致发光为例，当用激发光照射某些物质时，处于基态的分子吸收激发光发生跃迁，达到激发态，这些激发态经过弛豫过程损失一部分能量后，以无辐射跃迁回到激发态的低振动能级，再从此能级返回基态，此过程中多余的能量以光子的形式释放。激发光谱和发射光谱是表征发光材料两个重要的性能指标。激发光谱是指发光材料在不同波长激发下，该材料的某一波长的发光谱线的强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。根据激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度最大时的最佳激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱是指在某一特定波长激发下，所发射的不同波长的光的强度或能量分布。激发光谱和发射光谱通常采用荧光分光光度计进行测量。其基本结构包括光源，单色器，试样室，单色器和探测器。常用光源为氙灯，单色器多为光栅，探测器多用光电倍增管。荧光分光光度计工作原理：由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变为断续之光以及激发光单色器变成单色光，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测试样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输出至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均有电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即为发射光谱，简称荧光光谱。当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度输出至记录仪，所记录的光谱即激光光谱。 实验步骤 1、打开电脑，打开光度计电源，间隔1-2分钟后方能打开仪器控制软件。 2、仪器预热30分钟，待灯源稳定。 3、在所提供的样品中随机选一样，小心装入样品盘，稍旋紧样品盖之后，置于样品室内。 4、设置软件参数 5、点击扫描，不断调整参数，找到使样品发出最大强度光的波长范围及样品发光波长范围。

稀土掺杂铝酸锶荧光材料的制备

目录 1 引言 (2) 1.1 稀土荧光材料的概述 (2) 1.2 稀土离子的发光颜色 (3) 1.3 荧光材料发光的主要原理 (3) 1.4稀土荧光材料的制备方法 (3) 1.4.1水热合成法 (3) 1.4.2高温固相反应法 (3) 1.4.3燃烧法 (3) 1.4.4共沉淀法 (3) 2 实验部分 (4) 2.1 实验仪器、药品 (4) 2.2 实验过程 (4) 2.2.1 溶液的配置 (4) 2.2.2 实验步骤 (4) 3 结果与讨论 (5) 3.1 水热合成制备稀土荧光材料 (5) 3.2燃烧法制备稀土荧光材料 (6) 4 实验结论 (8) 参考文献 (8) 致谢 (9)

稀土掺杂铝酸锶荧光材料的制备 陈晓娟指导老师：陈志胜 摘要目的：制备稀土掺杂铝酸锶荧光材料方法：采用水热合成与共沉淀法结 合法和燃烧法。水热合成与共沉淀结合法：硝酸铝和铝酸锶的混合溶液中加入不 同的两种或两种以上的稀土元素硝酸盐溶液，以氨水为沉淀剂调节溶液的pH值， 将产物沉淀后放入水热反应釜中140 ℃反应12 h，使反应充分并沉淀完全。燃烧 法：硝酸铝和硝酸锶的混合液加入不同的稀土元素的硝酸盐溶液，再加入适量的 助溶剂硼酸和尿素，在600 ℃的马弗炉中点燃3 ~ 5 min后，得到粉体。本实验 利用镧（La）、钕(Nd）、钐(Sm）、钇(Y)作为激活剂和辅助激活剂。结论：不同 稀土元素制备的荧光材料发光的颜色不同，焙烧温度对荧光材料发光有较大影响，不同方法制备的荧光材料发光有所不同。 关键词共沉淀法；燃烧法；稀土；荧光材料 1 引言 1.1 稀土荧光材料的概述 一种能吸收光的能量，并且吸收后可以将光能转化为光辐射的材料，这种材料称做荧光材料。无机固体荧光材料分为掺杂材料和纯材料两种。基质本身就可以发光的材料荧光材料叫做纯材料，但是此种纯材料在自然界存量稀少。掺杂稀土的荧光材料是生活中比较常见的，必需掺杂一些必须的“杂质”，掺杂的这些“杂质”会形成发光中心存在基质的晶格中,进而可使材料发光。稀土离子具有极其丰富的电子能级，尤其存在4f轨道的电子构型[2]，该轨道可为不同能级的跃迁提供便利的条件，产生多种特征的发光能力。采用稀土及其化合物作为激活剂、基质、敏化剂、共激活剂与掺杂剂的荧光材料，一般都叫做稀土发光材料[2]。通常人们把发光材料分为一下几类见表1 表1 按激发方式分类发光材料 种类名称激发方式 电致发光光致发光X射线发光阴极射线发光放射线发光核化学发光生物发光摩擦发光气体放电或固体受电场作用 光的照射 X射线的照射 高能电子束的轰击 辐射的照射 化学反应 生物过程 机械压力 稀土荧光材料优点有：. 1)发光谱带较窄，发光颜色较纯。 2)吸收光能的力相对来说很强，对于光能的转换效率很高 3)发射波长分布区域宽 4)性质稳定，对于功率较大的高能辐射、电子束和都有极强的承受能力[3]。 正是由于稀土荧光材料具有以上优点，使得稀土荧光材料在生产、生活中应

稀土发光材料的特点及应用介绍

稀土发光材料的特点及应用介绍 专业：有机化学姓名：杨娟学号：201002121343 发光是物体把吸收的能量转化为光辐射的过程。当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收外界能量，处于激发状态,它在跃迁回到基态的过程中，吸收的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式辐射出来，即为发光。 所谓的稀土元素,是指镧系元素加上同属IIIB族的钪Sc和钇Y，共17种元素。这些元素具有电子结构相同，而内层4f电子能级相近的电子层构型、电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质，故其应用十分广泛。 1稀土发光材料的发光特性 稀土是一个巨大的发光材料宝库，稀土元素无论被用作发光(荧光)材料的基质成分，还是被用作激活剂，共激活剂，敏化剂或掺杂剂，所制成的发光材料，一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。 物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光，另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。 因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，当4f电子从高的能级以辐射驰骋的方式跃迁至低能级时就发出不同波长的光。稀土元素原子具有丰富的电子能级，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性能。 稀土发光材料优点是发光谱带窄，色纯度高色，彩鲜艳；吸收激发能量的能力强，转换效率高；发射光谱范围宽，从紫外到红外；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级，磷光最长达十多个小时；材料的物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束，高能射线和强紫外光的作用等。今天，稀土发光材料已广泛应用于显示显像，新光源，X射线增感屏，核物理探测等领域，并向其它高技术领域扩展。 2稀土发光材料的合成方法 稀土发光材料的合成方法包括水热合成法、高温固相合成法、微波合成法、溶胶——凝胶法、微波辐射法、燃烧合成法以及共沉淀法。 2. 1 水热合成法

发光材料的制备和特性研究274(实验)

材料物理综合实验报告 实验题目：发光材料的制备和特性研究 物理与能源学院材料物理专业 ___2011___级____1___班 学号__106072011274______ 姓名__赖婷婷___________ 指导老师:__林林老师______

发光材料的制备和特性研究（实验报告） 摘要：本实验用高温固相法制备钼酸钇镝，通过紫外分光光度计对材料的激发强度和发射强度进行测试，结果发现钼酸钇镝在波长为353nm时激发峰最强，在波长为383.5nm时的发射峰最强 引言：发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射。要确定某一种材料是否发光并没有明显的界限，一般激发条件下不发光的材料在非常强的能量激发下有微弱的发光。有些材料需要提高纯度，发光才能变强，有些材料则需要掺入一定量的激活剂才能发光发光材料在信息、能源、材料、航天航空、生物技术和环境科学等领域有着广泛的应用前景，对全球信息高速公路的建设及国家经济和科技的发展有着举足轻重的推动作用。稀土离子掺杂材料的上转换发光，是一种吸收两个或两个以上的低能光子发射出一个高能光子的发光过程。掺杂在晶体或玻璃态物质基质中的稀土离子，可以通过激发态吸收和各种能量传递过程被激发至高于泵浦能量的能级而向下跃迁产生上转换发射。 发光材料种类和应用 对固体发光材料而言，发光材料主要包括无机材料和有机材料两大类，根据其被激发的方式不同可以具体划分为以下几种类型:

稀土发光材料的发光原理： 三价稀土离子：La3+： [Xe] 4f0------Lu3+：[Xe]4f14 [Xe]=[Kr]4d105s25p6，三价稀土离子，4f电子能量最高。三价稀土离子的发射和激发绝大多数是由4f电子在f组态内不同能级之间的跃迁而产生的，称为4f－4f跃迁,4f－4f跃迁种类丰富，谱线很多。4f电子能量高于5s和5p，但比5s和5p电子离核近，处于内层。5s25p6形成了良好的电屏蔽，三价稀土离子掺入晶体时，在晶体中比较独，4f能级位置受晶体的影响不大，在所有晶体中都差不多在+3价稀土离子中，Y3+和La3+无4f电子，Lu3+的4f亚层为全充满的，都具有密闭的壳层。因此是光学惰性的，适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+，电子依次填充在4f轨道，从f 1 到 f 13，其电子层中都具有未成对电子，其跃迁可产生发光。这些离子适于作为发光材料的激活离子。 Dieke图：三价稀土离子在LaCl3晶体中的4f电子能级图

稀土发光材料项目投资分析报告

稀土发光材料项目投资分析报告 投资分析报告参考模板

摘要 近年来，稀土发光材料的应用领域不断扩大，目前主要稀土发光 材料为节能灯用稀土发光材料、显示用稀土发光材料和特种光源用稀 土发光材料。随着国家政策扶持力度的不断加强，预计到2015年，稀 土发光材料的市场需求将逐年增加。但是由于受到全球经济低迷的影响，节能灯市场需求不足，加上2011年的部分囤货需要消化，2012年全球灯用稀土荧光粉产量大幅下滑，降至4500吨，估计2013年将继 续低迷，降至4200吨左右。从长期来看，随着我国推广节能灯方面政 策的出台及荧光粉价格的降低，未来灯用荧光粉的需求可能会逐渐恢复。世界主要的照明用三基色灯用荧光粉生产企业有Philip，美国OSAM，韩国APN，日本日亚化学和东京化学，中国彩虹，江门科恒和杭州大明等。随着全球淘汰白炽灯计划的实施，节能灯将会迎来新的发 展机遇。但是由于受稀土价格上涨等因素的影响，欧美等地的灯用稀 土荧光粉已经停产或产量很少，未来中国资源型灯用荧光粉企业可能 更具竞争力及抗风险能力。 显示用稀土荧光粉主要包括CRT,CCFL和PDP。CRT作为传统的显 示用稀土荧光粉历经60多年的发展，现已进入衰退期，基本退出市场。CCFL曾经是主要的背光源技术，目前已经被LED技术取代。目前PDP

的全球出货量维持在1500万-1700万左右，所需荧光粉约450-500吨。目前主要PDP荧光粉生产企业有日本的日亚化学，根本化学，大电和 东京化学等，韩国的三星和大洲等，中国的彩虹，北京有色院和苏博 特等。 LED主要应用领域是普通照明，背光源及景观照明。据高工LED产 业研究所最新调研数据显示，2012年中国市场LED荧光粉销售量增长70%，而销售额仅增长23%，主要原因是荧光粉的价格下降较快导致企 业普遍出现增量不增利的现象。目前，国内LED企业不断增加，但企 业规模不大，产品也仅局限于中低端市场，高端产品仍需进口。未来，我国LED照明产业要加快科技创新，提升产品质量，满足高端市场的 需求。世界主要的荧光粉企业有：美国Intematix，日本根本化学，德国LWB，德国DIN材料，北京有研，北京中村宇极，江苏博睿，大连路明，上海渭道和厦门科明达等公司。 该稀土发光材料项目计划总投资11997.44万元，其中：固定资产 投资8728.95万元，占项目总投资的72.76%；流动资金3268.49万元，占项目总投资的27.24%。 达产年营业收入23045.00万元，总成本费用18132.28万元，税 金及附加218.40万元，利润总额4912.72万元，利税总额5808.74万

稀土配合物发光材料的制备

2009届应用化工技术专业毕业设计（论文） 题目：稀土配合物发光材料的制备班级：化工0 9 0 2 姓名：汤孟波 学号： 200900232028 指导老师：邢静 完成时间： 2012 年 6 月

前言 由于稀土离子具有特殊的4f电子组态能级、4f5d能级及电荷转移带结构,使稀土发光材料已经成为信息显示、绿色照明工程光电子等领域的支柱材料。稀土发光材料可分为光致发光(以紫外光或可见光激发)、阴级射线发光(以电子束激发)、X射线发光(以X射线激发)以及电致发光(以电场激发)材料等。与非稀土荧光材料相比,稀土荧光材料其发光效率及光色等性能都更胜一筹。近年来,稀土发光材料的应用得到了迅猛发展,被广泛用于终端显示、光电子器件及激光技术领域。基于稀土离子4f电子跃迁的电子学、光学等充满前景的独特性质与纳米材料特性相结合,使具有表面特性和量子尺寸效应的稀土纳米复合发光材料是很有前景的一类功能材料[1]。本文将以氧化钇稀土制备为例，介绍稀土发光材料的制备过程。 摘要 稀土发光材料在照明、阴极射线光管和场发射等领域已得到广泛的应用；在节能灯、三基色、荧光粉、发光二极管灯、平面无汞荧光灯节能照明领域拥有无限广阔前景。文章重点论述了稀土——氧化钇用离子交换法和萃取法的制备和其各自特点与稀土的应用。 关键字：稀土氧化钇萃取离子交换

目录 第一章氧化钇的生产方法 1.1萃取法 (3) 1.1.1萃取法的工艺体系分类 (3) 1.1.2萃取法的工艺流程图 (5) 1.1.3有机相准备 (5) 1.1.4除杂 (7) 1.1.5萃取 (7) 1.1.6二步萃取 (8) 1.2离子交换法 (8) 1.2.1准备 (9) 1.2.2交换 (10) 1.2.3淋洗 (10) 1.2.4沉淀 (11) 1.2.5树脂再生 (11) 第二章产品质量标准 2.1产品质量标准（参考标准） (12) 第三章氧化钇的应用 3.2氧化钇的应用 (13) 参考文献 (15)

表征材料疏水性能的指标

表征材料疏水性能的指标：接触角，滚动角（前进接触角和后退接触角之差） 决定因素：材料的表面能，材料的粗超程度。 具有低的表面能和粗超度。 疏水薄膜的化学成分主要考虑有机聚合物, 其疏水分子中除了碳以外, 含有大量低表面能的硅、氟等原子基团, 可以有效的降低材料的表面能, 从而使薄膜对水接触角增大。 氟系有机物、聚氟硅烷( FAS) 、有机硅聚合物等都具有较低的表面自由能, 也是目前研究和应用较多的疏水成膜剂 Takashi Monde 等人利用溶胶- 凝胶法制备了支链状的聚氟硅烷薄膜, 发现其具 有很好的热稳定性, 且具有低表面能的氟化物存在于薄膜的最表层。有机硅聚合物制成的薄膜具有较好的牢固度, 且不影响玻璃光学性能、无毒、无腐蚀, 也是良好的疏水物质。聚四氟乙烯( PTFE) 的特点一方面具有低表面能, 另一方面具有良好的化学稳定性, 但其缺点在于高熔融状态、高粘度和不溶性, 使得它难以制备和操作 除了本身化学组成外, 表面结构也控制着薄膜的浸润性 等人通过溶胶- 凝胶法将表无机疏水薄膜常用的制备方法有采用溶胶- 凝胶法、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积和氟硅表面活性剂原位修饰等。其中化学气相沉积法的原理是把含有构成需要元素的一种或几种化合物、单质气体供给载体, 借助气相作用, 在载体表面上进行化学反应生成要求的薄膜。其中化学气相沉积法制备薄膜产量高, 可在线生产, 能耗低, 比较适合制备金属氧化物多孔薄膜, 但反应条件苛刻, 工艺及装置复杂, 设备投资大。溶胶- 凝胶法是制备无机膜的比较成熟的方法, 一般分为胶体凝胶法和聚合凝胶法。胶体凝面粗糙度控制在20～50nm 之间, 使接触角达到165°。Hong B S 等人利用增加膜层表面粗糙度的方法提高了膜的疏水性, 但获得的透明薄膜不具备减反射性。通过相分离、刻蚀、固体表面添加有机疏水物等方法控制表面粗糙度, 不但可以得到具有预期疏水性能的表面结构, 而且可以同时满足表面的机械特性和透明度等要求。多孔的无机氧化物薄膜与玻璃、陶瓷等结合强度良好, 而且耐高温、耐腐蚀, 绝缘性好, 所以与有机疏水材料的复合将具有优异的综合性能, 在保持材料疏水性的同时对环境具有较好的适应性。比如SiO2 膜由于具有耐热性、耐候性、透明性、低折射性、低介电性等优良性能而在汽车玻璃、厨房用具、建筑玻璃、微电子集成电路等方面表现出广泛的应用前景。但是, SiO2 本身所具有的亲水性限制了其性能的发挥和实际应用。因此, 有必要对硅溶胶进行疏水改性的研究。

材料特性表征(课件总结)

1. 组织形貌分析仪器发展的三个阶段：光学显微镜、电子显微镜、扫描探针显微镜 光学显微镜： 2. 光学显微镜数值孔径公式各字母所代表的含义：NA= nsinα数值孔径（NA ）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n ）和半孔径角（α）的正弦之乘积 3. ?r 。定义为透镜能分辨的最小距离， 及提高分辨率的方法：使用低波长光源，增大介质n 4. 光学透镜的像差包括：球面像差、色像差、像域弯曲 5. 焦深：焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体时，不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。 6. 工作距离：也叫物距，即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。镜检时，被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。 电子光学基础： 7. 电子显微分析的特点：(1) 可以在极高放大倍率下直接观察试样的形貌、结构，选择分析区域。分辨率高：0.2~0.3nm; 放大倍数高：20~30 万倍 (2) 是一种微区分析方法，具有高度分辨率，成像分辨率达到0.2~0.3mm,可直接分辨原子，能进行nm 尺度的晶体结构及化学 组成分析。(3) 各种电子显微镜分析仪器日益向多功能、综合性方向发展，可以进行形貌、物相、晶体结构和化学组成等的综合分析8.电子波波长与电子运动速度的关系： 9. 电磁透镜的聚焦原理: 它能造成一种轴对称不均匀分布的磁场。穿过线圈的电子在磁场的作用下将作圆锥螺旋近轴运动。而一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜时将被聚焦在主轴的某一点。 10. 电磁透镜的像差分成两类：第一是因为透镜磁场几何上的缺陷造成的，叫做几何像差，包括球面像差、像散和像畸变。第二是由于电子波长或者能量非单一性而引起的，与多色光相似，叫做色差。 11. 电磁透镜的场深或景深：在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。 12. 察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离。 电子与固体物质相互作用 13. 电子与固体物质发生弹性散射特点：弹性散射：elastic scattering 如果在散射过程中入射电子只改变方向，但其总动能基本上无变化，则这种散射称为弹性散射。 弹性散射的电子符合布拉格定律。携带有晶体结构、对称性、取向和样品厚度等信息。在电子显微镜中用于分析材料的结构。 14. 电子与固体物质发生非弹性散射，原子被激发的类型有哪些：单电子激发（二次电子）、等离子激发、声子激发。 15. 二次电子的定义、特点及应用。二次电子：发生非弹性散射时，被入射电子轰击出来的

稀土发光材料的合成方法

稀土发光材料的合成方法 130604 3113001530 吴文高 摘要: 综述了目前国内外稀土发光材料的几种合成方法,包括传统的高温固相反应法、几种软化学法(溶胶-凝胶法、低温燃烧法、水热合成法、缓冲溶液沉淀法)和物理合成法(微波辐射合成法, CO2激光加热气相沉积合成法)。总结了每种合成方法的优缺点,并对稀土发光材料新的合成方法进行了展望。 关键词: 稀土;发光材料;合成方法 Abstract: T his paper summarized several of rare earth luminescent materials synthetic methods used presently at home and abroad. The synthetic methods included high temperature solid method, sol-gel process, combustion synthesis, hydro thermal synthesis, microwave radiation method and soon. The advantages and shortcoming s of every method were discussed. The synthetic methods o f rare earth luminescent materials we re prospected. Key words : rare earth; luminescent mate rials; synthetic methods 自从20世纪70年代灯用稀土荧光粉商品化以来,发光材料的研究进入了一个新的阶段。由于稀土发光材料具有许多优良的性能和广泛的用途,目前已成为发光材料研究的一个热点。新的稀土发光材料不断涌现,随之也出现了一些新的合成方法,以进一步提高发光材料的性能。本文系统综述了稀土发光材料的各种合成方法,总结出了每一种方法的优缺点,并对今后的发展做一展望。 一，高温固相反应法 高温固相反应法是发光材料的一种传统的合成方法。固相反应通常取决于材料的晶体结构及其缺陷结构,而不仅是成分的固有反应性。在固态材料中发生的每一种传质现象和反应过