资源描述：
《稀土元素发光特性及其应用_苏文斌.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、DOI:10.14002/j.hxya.2001.04.015第12卷第4期化学研究Vol.12No.42001年12月CHEMICALRESEARCHDec.2001稀土元素发光特性及其应用＊苏文斌,谷学新,邹洪,朱若华(首都师范大学化学系,北京100037)摘要:近年来,稀土元素及其化合物已成为现代尖端科技领域不可缺少的特殊材料,本文就其发光特性和应用作一介绍.关键词:稀土;发光材料;激光材料;荧光探针中图分类号:O614.33文献标识码:A文章编号:1008-1011(2001)04-0055-05LuminescenceCharacteristicandTheirUtilit
2、yofRare-earthElementsSUWen_bin,GUXue_xin,ZOUHong,ZHURuo_hua(DepartmentofChemistry,CapitalNormalUniversity,Beijing100037)Abstract:Rare_earthelementsandtheircompoundshavebecomeaveryimportantspecialmaterialinmodernhigh_technology.Thisarticlegivesabriefintroductionfortheircharacteristicofluminescen
3、ceandtheirutili-ty.Keywords:rare_earth;luminescencematerial;lastermaterial;fluorescencematerial近年来,稀土元素作为光学高新材料的原料宝库,其价值和应用日益受到广泛的关注,世界各国都把目光投向稀土元素功能的开发上,稀土元素被称为21世纪的战略元素.稀土元素性质相似,最初是从相当稀少的矿物中,以氧化物的形态发现的.以前常把氧化物称为土,因此得名稀土.稀土元素属于元素周期表中ⅢB族,它包括钪(Sc)和钇(r)和镧系元素在内,一共17种元素.镧系元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、
4、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu).稀土元素的三价态是稀土离子的特征氧化态,除钪、钇、镧外,均有4f电子及4f亚层的7个可填充电子的轨道,4f组态内的跃迁产生荧光光谱(二次发光).稀土离子的发光具有许多极其优异的性能,使得稀土元素的发光研究具有重要的理论意义和应用价值.我国是稀土资源大国,在世界已探明的稀土储量为6200万吨(以稀土氧化物计)中,其中中国稀土资源工业储量为4800万吨,占世界已探明资源的80%,“稀土”并不稀少.然而在过去的几十年里,我国长期处于廉价出口国的地位.因此对于化
5、学教育工作者,了解我稀土资源的发光特性以及开发和利用情况,并把它用在化学教学中,无疑有着十分重要的意义.本文仅就稀土的发光特性及其应用作一介绍.1稀土元素的发光特性3+3+稀土离子具有丰富的发射光谱.其中,除La、Lu之外的其余镧系离子的4f电子可在7个4f轨道之间任意分布,从而产生各种光谱项和能级,对未充满f电子壳层的原子或离子可观察到的谱线多达三万条.因此,可以发射紫外到红外各种波长的电磁辐射.三价镧系稀土离子的颜色呈现明显的对称性,没有4f电子收稿日期:2001-08-30基金项目:北京市教委基金项目(OOKJ-095)作者简介:苏文斌(1978-),男,在读研究生,从事发光分
6、析研究.＊通讯联系人.56化学研究2001年3+3+3+3+的La离和4f层全满的Lu离子以及4f层半充满的Gd离子为无色,其他稀土离子的颜色以Gd离子为[3]对称轴,其颜色具体为:LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu苹玫紫粉浅浅浅浅无无果黄无黄瑰无无红红红红黄绿绿红3+Ln离子的颜色稀土离子对光的吸收是发生在内层4f电子在不同能级之间的跃迁,产生吸收光谱谱线很窄,特异性强.因此呈现出的颜色鲜艳纯正.稀土离子的荧光光谱不同于普通荧光光谱,具有较大的Stokes位移,部分稀土离子的stokes位移表见表1.如Dy_(PTA)3的Stokes的位移达到278nm发
7、射光谱与激发光谱不会相互重叠.而普通荧光物质的Stokes位移较小,如荧光素的Stokes位移仅为28nm,因此激发光谱和发射光谱通常有部分重叠,相互干扰严重.稀土离子螯合物稳定,且发射光的波长不随配体的变化而变化,因此可用来标记抗原抗体进行免疫分析.由于保存时间长(长达1-2年),克服了同位素、酶等标记物的缺点.并能实现多种稀土离子标记物进行多分析物同时监测.表1稀土离子激发光、发射光和Stokes位移稀土离子螯合物激发光波长(nm)发射光波长(nm)S
