郑鸿宇文献综述

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1、河北科技师范学院2011级科能技能训练文献综述近红外稀土荧光在功能材料领域的研究进展院（系、部）名称：理化学院专业名称：化学学生姓名：郑鸿宇学生学号：1012110130指导教师：刘璐2013年11月14日河北科技师范学院教务处制河北科技师范学院2011级科研技能训练文献综述摘要稀土因其特殊的物理和化学性质，在信息技术、能源技术、生物技术等高科技领域及国防建设等方面都起着非常重要的作用，中国作为稀土大国，十分重视对稀土材料的研究和开发。本文综述了不同的稀土近红外荧光设计思路，介绍了各种近红外稀土荧光功能材料，阐述了稀土离子在近红外荧

2、光功能材料中的优势，并展望了稀土近红外荧光材料的发展前景。关键词：稀土；近红外；荧光；功能河北科技师范学院2011级科研技能训练文献综述1绪论稀土元素是原子序数:为57(La)到71(Lu)的填充4f电子的过渡周期的斓系元素。就电子结构类似性而言，也常将为89(锕)及以后的那些钢系放射元素(填充5f电子)泛含其中[1]。稀土元素由于具有外层电子结构基本相同，而内层4f电子能级又相近的这种特殊的电子构型，使其在光、电、磁等方面具有独特的性质。而当它与有机配体配合后，所发出的荧光兼有稀土离子发光强度高、颜色纯正和有机化合物所需激发能量低

3、、荧光效率高、易溶于有机材料的优点被誉为新材料的宝库。稀土近红外荧光材料具有特征发射峰尖锐、光稳定性好和毒性低等特点。近年来，稀土近红外荧光材料在光纤通讯、激光系统、生物分析传感器及生物成像等方面的应用价值日渐突显，引起了研究者们的极大关注[2]。特别是稀土近红外荧光材料已发展成一种新兴的荧光标记材料，并有希望替代有机染料和量子点应用于生物分析和医学成像。基于稀土近红外发光的荧光探针具有低自荧光背景、宽斯托克斯位移、强抑制光漂白、深层穿透组织和短暂分辨的优势，有潜力成为高灵敏度、高选择性的检测手段。利用稀土离子制备的各种荧光材料，如

4、上转换纳米晶、介孔材料、脂基胶体、离子液体、离子胶体、金属有机框架等，由于荧光敏化机理不同，其近红外荧光性能也各有千秋[3]。然而，稀土近红外荧光的真正挑战仍是提高近红外发光的量子效率。本文结合近红外荧光领域的最新进展，综述了不同的稀土近红外荧光设计思路，介绍了各种近红外稀土荧光功能材料，阐述了稀土离子在近红外荧光功能材料中的优势，并展望了稀土近红外荧光材料的发展前景。2稀土元素的特点稀土元素由于具有特殊的电子结构,他们在光学方面有着特殊的性质,成为发展高新技术产业的关键元素,在信息、生物、新材料、新能源、空间和海洋六大新科技群中有

5、着重要的作用。稀土掺杂到无机固体材料增强了原有的发光性能,铕、铽、铈等是应用比较广泛和成熟的荧光材料根据不同的的稀土离子进行分类,它们的性质不同主要是由于合成方法和掺杂的无机材料不同。稀土荧光材料目前已经应用在彩电显象管、节能灯、农用转光膜、军用显示器等,具有很好的经济、社会价值。5河北科技师范学院2011级科研技能训练文献综述3稀土荧光的制备方法及光谱性质3.1　稀土荧光材料的合成方法常见稀土荧光材料的合成方法有高温固相法、燃烧法、水热合成法、溶胶-凝胶法等传统方法,还有与传统方法相对应的现代合成方法,如高温熔制法、反向水乳法、室

6、温固相合成法以及与传统方法相结合的机械力固相合成法[4]。3.1.1高温固相反应法高温固相反应法也称干法，即把达到要求纯度、粒度的原料按特定的摩尔比用球磨均匀混合后，在一定的温度和加热时间等条件下进行灼烧的制备方法。高温固相反应法的主要优点是工艺流程简单，操作方便，成本较低，具有广泛的应用性。其缺点是所需温度较高，灼烧时间较长，晶体生长时间较长，晶粒较大需要研磨，在球磨时将造成晶体形状的改变[5]。同时影响发光性能，使发光亮度下降。3.1.2水热合成法该方法是在高压下直接在溶液中进行反应，产生氧化物或复合组成化合物沉淀（或析晶）。反

7、映的驱动力是各反应组分的溶解度差，溶解度大的组分溶入溶液，溶解度小的组分从液相中析出。研究表明，该方法的优点是合成条件温和，体系稳定，粉料晶粒发育完善，团聚程度很轻。但产品亮度较低，而且该法仅局限于氧化物体系，不能生成非氧化物[6]。3.1.3溶胶凝胶法用溶胶─凝胶法制备荧光材料有两种方法：一种是将稀土离子激活剂掺入起始反应溶液中形成凝胶，也可以用制备好的凝胶浸泡在有稀土激活剂的溶液中。将制备好的凝胶在一定温度下处理为粉末即可。这种方法简单易掌握，制备的产品均匀且粒度很小，但耗时长，处理量小[7]。成本高且发光强度有待改善。3.1.

8、4均相共沉淀法共沉淀法是指在含有一个或多个离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂（如OH－、CO32-5河北科技师范学院2011级科研技能训练文献综述），形成不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中沉淀出来，并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去。