《纳米稀土荧光材料》PPT课件

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1、纳米稀土荧光材料荧光荧光，又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）。稀土荧光的产生稀土发光材料：RareEarthLuminescentMaterials稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的，因激发方式不同，发光可区分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、放射性发光、X射线发光、摩擦发光、化学发光和生物发光等。稀土发光具有吸收能力强，转换

2、效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优点。稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。比如：稀土元素的电子组态是[Xe]4f0-145s25p65d0-16s2。镧系元素离子的吸收光谱或激发光谱,来源于fn组态内的电子跃迁,即f-f跃迁;组态间的能级跃迁,即4f-5d,4f-6s,4f-6p等跃迁:还有电荷迁移跃迁,即配体离子的电子向Ln3+离子的跃迁,从高能级向低能级的跃迁就产生相应的发射光谱。由上表知道，有些稀土元素元素如Sm，Eu,Tb和Dy

3、的离子荧光最强，而有些如Y,La,Lu等则没有荧光，因此可以用于合成荧光材料的基质。（有实验室合成了苯乙烯/烷氧钇共聚物，检测出没有稀土荧，则作为荧光材料的基质）纳米稀土荧光材料纳米稀土发光材料是指：基质粒子尺寸在1—100nm的发光材料。纳米粒子本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。受这些结构特性的影响,纳米稀土发光材料表现出许多奇特的物理和化学特性,从而影响其中掺杂的激活离子的发光和动力学性质,如光吸收、激发态寿命、能量传递、发光量子效应和浓度猝灭等性质。制备纳米发光材料的

4、制备可分为成核、晶核增长和晶核控制，为了得到纳米级颗粒，对晶核增长过程必须严格控制，长大速率除与浓度有关外，更决定于温度。要抑制晶核增长过程，最有效的手段就是降低温度（T），即用软化学制备最易获得纳米材料。软化学法典型的有：沉淀法、相转移法、界面合成法、插入反应法、离子交换法、熔盐（助熔剂）法、有机元素化合物热解法、生物矿化过程、自组装法等粒径对荧光性能的影响合成粒径对荧光寿命的影响化学沉淀法此法是工业大规模生产中用得最多的一种，工艺易于控制。化学沉淀法有很多种，其原理基本相同，常用的有共沉淀法和均相沉

5、淀法。以均相沉淀法为例，将尿素作为为沉淀剂，制备出分散性很好的Y2O3：Eu3+纳米微粒。样品制备时，在Y3+，Eu3+硝酸盐溶液中加入尿素，并稀释至2000ml，其中Y3+浓度为0.04mol·l-1:，Eu3+浓度为0.002mol·l-1:，尿素浓度为2mol·l-1:，将混合溶液过滤，置于80℃烘箱中，3h以后，溶液开始混浊，反应1.5-2h后取出，经离心分离，并用蒸馏水洗涤，所得沉淀经冷冻干燥除去残留水分，在680-690℃焙烧，得到纳米Y2O3：Eu3+粉体。化学沉淀法的优点是组分均匀性好，

6、工艺易于控制。缺点是对原料的纯度要求较高，合成路线较长，易引入杂质。溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是应用前景非常广阔的合成方法，用此法可获得粒径更细的发光粉，无需研磨，且合成温度比传统的合成方法要低，对合成纳米发光材料具有一定的潜力。原料活性单体溶胶凝胶材料。溶胶-凝胶法的优点：（1）化学反应条件温和，成分容易控制；（2）工艺、设备简单；（3）产品纯度高：合成过程中无需机械混合，不易引进杂质；（4）均匀：溶胶由溶液制得，化合物在分子级水平混合，故胶粒内及胶粒间化学成分一致；（5）胶粒尺寸小，制得的颗粒细；（6）

7、可容纳不溶性组分或不沉淀组分，不溶性颗粒均匀地分散在含不产生沉淀组分的溶液中，经胶凝化，不溶性组分可自然地固定在凝胶体系中，不溶性组分颗粒越细，体系化学均匀性越好；（7）掺杂分布均匀，可溶性微量掺杂组分分布均匀，不会分离、偏析；（8）比醇盐水解法优越；（9）粉末活性高。其缺点有：原材料价格较贵，凝胶颗粒之间烧结性差，产物干燥时收缩大。微乳液法此法是利用两种互不相溶的溶剂（有机溶剂和水溶液）在表面活性剂作用下形成一个均匀的乳液，液滴尺寸控制在纳米级，从乳液滴中析出固相的制备纳米材料的方法。此法可使成核、生

8、长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内形成球形颗粒，避免了颗粒间进一步团聚。分油包水型（W/O）和水包油型（O/W）两种。这种非均相的液相合成法具有粒度分布较窄，并容易控制等特点.微乳液特有的微观结构及所呈现出的特性使其在纳米粒子的制备方面表现出无可比拟的优越性。此法不仅能够制备粒径分布均匀的纳米粒子，还可以通过改变微乳液的各种结构参数调节其微观结构来控制纳米粒子的晶态、形貌及粒径分布等；从而制备出所需性能的纳米稀土发光材料。一般工