纳米稀土发光材料的研究进展!
肖林久"#$#孙彦彬"#%#邱关明&’#陈永杰"#$#代少俊(
)"*东北大学#辽宁沈阳""+++,-$*沈阳化工学院#辽宁沈阳""++$"-
%*吉林大学#吉林长春"%++$,-&*长春光机学院#吉林长春"%++$$-
(*盐城工学院#江苏盐城$$&++%.
摘要/概述了纳米稀土发光材料的研究进展#着重研究了纳米稀土发光材料的制备方法0结构与性能之间的关系1光谱学的研究主要集中在发射光谱0发光强度0荧光寿命和浓度猝灭等方面1并对该类材料的应用及发展前景进行了探讨及展望1
关键词/纳米-稀土-发光材料
中图分类号/2,"&*%%文献标识码/3文章编号/"++&4+$55)$++$.+&4++&,4+&
纳米材料通常被定义为组成相或晶粒结构控制在小于"++67的长度尺寸的材料#也可以说纳米材料的平均粒径或结构畴尺寸在"++67以下8"91如此小的粒子本身具有量子尺寸效应0小尺寸效应0表面效应和宏观量子隧道效应等1受这些结构特性的影响#纳米材料表现出许多奇特的物理和化学特性#而光谱和荧光性能是其中很重要的方面1目前#大量的纳米材料荧光性能的研究都与半导体材料有关8$:(91对于这一方面的研究#现在已经深入到了材料理论和应用的许多方面1一是从理论上来探讨量子限域效应0小尺寸效应对半导体材料能带结构和光谱性能的影响#以及材料激子光学的新特点-二是从材料制备和处理方面入手寻求材料的应用和器件制造的途径1
然而#除了半导体荧光材料以外#还有一类重要的稀土化合物荧光材料1这类材料的种类繁多0性能优异#因而得到了广泛应用1在早期的纳米材料科学研究中#这类重要的应用光学材料没有得到应有的重视#只是最近考虑到此类稀土化合物纳米材料的优异特性及广泛的应用前景#才逐步开始对稀土化合物纳米材料的荧光性能进行较深入的研究1关于稀土纳米氧化物的制备有不少文献8,#59报道过1当然稀土化合物纳米荧光材料不只是单一的氧化物#还包括;
%3<(2"$0;=>2(0;$=>250;?2&
等多种#都是
重要的荧光材料8@9#因此#这类稀土纳米荧光材料的制备是一个非常活跃的研究领域#尤其是对多元的稀土化合物纳米荧光材料的合成1从理论上讲#稀土化合物纳米材料的能级结构与荧光特性是一个全新领域-从荧光机制来讲#稀土化合物纳米荧光材料和半导体纳米荧光材料完全不同#它们从能量的传递机理到材料的发光中心都有很大区别1因此#稀土化合物纳米荧光材料的能级结构和光谱特性是令人很感兴趣的一个研究领域1
"纳米稀土发光材料的制备方法纳米稀土发光材料的制备方法很多#早期的制
备工作主要集中在纳米微粒上#;
$2%A B C%D
纳米荧光粉的制备就是其中的一个典型实例#它的制备方
法有均相沉淀法8E90共沉淀法8"+#""90F2
$
激光加热气相沉积法8"$90燃烧法8"%#"&90高分子网络凝胶法8"(9等1李振钢等8",9利用化学合成法在室温下制备出了掺杂铥或铽的硫化锌纳米晶#它的粒径可以在"到(67连续控制#并且稀土元素也易进入纳米晶中1具体制备方法是#首先把氯化锌和氯化铥或氯化铽以"++A"的比例溶于去离子水中#然后加入聚氧化乙烯#搅拌均匀后涂于玻璃上#在氮气保护下充分干
第$%卷第&期$++$年@月
稀土
F G>6H I H J K L H B K L M
G I
?N 3C Q C I M$++$ !收稿日期/$++$4+"4%+ 基金项目/国际合作项目)R=$+++5$$. 作者简介/肖林久)"E(@4.#男#辽宁瓦房店人#博士生#副教授#主要从事无机材料合成及工艺研究1’通讯联系人 万方数据 燥后制成薄膜!把薄膜浸泡到六甲基二硅硫和环己 烷的混合液中!硫化锌掺铥或铽纳米晶开始在薄膜中形成!随着时间的延长!晶粒逐渐长大!其反应方程为" #$%&’()*)+*%,-.-.’/#$)(’)+*%,-.%& 随着薄膜浸泡时间不同!得到不同粒度的硫化锌纳米晶0薄膜浸泡时间分别为123!4253和’6-3!在晶粒长大的同时!铥7铽也向硫化锌中扩散!形成铥掺杂硫化锌纳米晶0 通过以上这些纳米稀土发光材料的合成手段!可以解决以下两个问题"一是获得尽可能小的纳米微粒!使材料充分显示出纳米尺寸对材料结构及其性能的影响8二是对纳米微粒的粒径控制!制备出一系列不同粒径的纳米微粒!从而寻找出粒径的变化与材料性能之间关系0 李强等96:采用均相沉淀法!以尿素为沉淀剂!制备出分散性很好的; ’<-=>?-( 纳米微粒0样品制备时在;-(7>?-(硝酸盐溶液中加入尿素!并稀释至’@@@A B0其中;-(浓度为@C@2A D&E B!>?-(浓度为@C@@’A D&E B!尿素浓度为’A D&E B!将混合溶液过滤!置于5@F烘箱中!-3以后!溶液开始混浊!反应4C G H’3后取出!然后经离心分离!并用蒸馏水洗涤!所得沉淀经冷冻干燥除去残留水分!在I5@H I6@F焙烧!得到纳米;’<-=>?-(粉体0在制备工艺中!控制溶液均相沉淀反应的时间*4H’C G3.!就可 以合成粒径在2-H14$A之间变化的; ’<-=>?-(纳米微粒0受均相沉淀反应方法的某些限制!无法获得更小粒径的纳米微粒!这也是化学合成工艺中普遍存在的一个问题0 然而采用物理合成方法可以获得粒径更小的纳 米微粒0采用%< ’ 激光加热气相沉积的方法得到了;’<-=>?-(纳米微粒的粒径在2H45$A之间941:0这种方法可以通过控制蒸发室的气压来调整纳米微粒粒径的大小0但该方法也有一个致命缺点!即当;’<-=>?-(纳米微粒中>?的含量超过@C1J时! 将会出现单独的>? ’<-相!这一现象在化学制备工 艺中不曾出现过0 目前!多组份的稀土氧化物基质体系在现代的荧光材料研究及应用中居于主导地位!所以稀土化合物纳米荧光材料的制备研究也迅速转向多组份基质体系的材料合成!如;K< 2=B$7B L M<2=B$7;’)+ 络凝胶法7自蔓延燃烧合成法等941:0其中的Q D&R S P&法和高分子网络凝胶法是很好的发展方向!此类方法可保证在整个制备工艺过程中保持多组分的均匀性以防止出现杂相!同时可获得极小粒径的纳米微粒0 稀土化合物荧光材料纳米薄膜的制备主要集中在; ’<-=>?-( 材料上!其它材料的制备很少!然而此类材料与光电信息材料的应用密切相关!应当给予高度重视0纳米薄膜的制备方法主要是脉冲激光气相沉积法!也有用T<%K U方法制备的941:0另外!还可以把稀土化合物纳米微粒镶嵌在玻璃体中941:!制备出玻璃荧光材料!其中的纳米微晶 为;V - 或O W V - 稀土氟化物!并以M X-(作为激活剂0 此外!还有一种稀土掺杂的介孔)+< ’ 材料945:!该材料具有一系列荧光增强效应0将适当比例的稀 土离子和N&离子加入到介孔)+< ’ 基体中形成掺杂 的介孔)+< ’ 的固体干凝胶!在)+< ’ 的前驱体中加 入%P*)< 2.’ 及N&%& -! 摩尔配比为)+=%P Y4@@= 4!N&=%P Y4@=40通过水解和胶凝!得到了%P2(掺 杂的介孔)+< ’ 固体0 ’纳米稀土发光材料的结构与性能研究 纳米稀土发光材料的发射波长7荧光寿命7发光效率以及猝灭浓度等与纳米微粒的粒径有关0这些现象与纳米材料的结构特性密切相关0 李振钢等94I:研究了三种#$)=Z A纳米晶*粒径分别为-C I$A7-C5$A和2C4$A.的光激发发射光谱!激发波长为--’$A!发射光谱的峰值分别为25-$A7252$A和25G$A0这-个峰值接近于#$)= Z A体材料的Z A-(发射的25@$A的峰值!这是Z A-(离子4O2向-,I跃迁产生的发射0同时还研究了#$)=Z[的三种纳米晶的光激发发射光谱!激发波长为--’$A!发现了其发射光谱峰值为G25$A7 G21$A和G2I$A!这-个峰值接近于#$)=Z[体材 料的Z[-(的G22$A的峰值!这是Z[-(离子G U 2向1V G 跃迁产生的发射!这两组发射峰表明!铥7铽杂质已掺入#$)之中!并且随着晶粒长大!发射光增强!表明随晶粒长大!发光中心增加!即进入#$)纳 1 2 第2期肖林久等"纳米稀土发光材料的研究进展万方数据 米晶中的!"#$或!%#$的绝对数增加& 纳米’()#*+,#$及纳米’-.*/0#$ 的光谱中 均有光谱蓝移现象&蓝移的大小与纳米粉体的粒径 有关&伴随这些现象的同时1纳米’()#*+,#$ 及纳 米’-.*/0#$ 的晶格也发生了畸变现象1 这可能是由于纳米材料的巨大表面张力导致了晶格畸变1并通过晶体场的作用产生了光谱蓝移& 纳米尺寸不仅会导致晶格畸变1而且稀土氧化物纳米微粒小到一定程度后还会出现物相的变化1如某些利用物理方法合成的超细稀土氧化物纳米微 粒23456"7 中有高压物相及新相的出现849: &对掺/09$的介孔;<)(84=: 进行荧光测试1 观察到两个荧光带1一个位于紫外区#956"1 另一个位于红光范围>?56"处&-@#$的掺杂会明显增强/09$ A ;<)(荧光强度1-@#$的添加可以使发光强度增高? 倍以上&!%#$和-@#$ 共掺;<)(介孔固体2 干凝胶7也发现了极强的荧光增强现象1在绿光波段?9>6"处 出现一尖锐的荧光峰1这是!%#$ 的9B 电子跃迁所引起的&荧光峰的强度可以通过-@#$的加入量进行 调制1当-@*!%C 45*42摩尔比7时1有最佳绿光增强效果1强度增加45倍1-@*!%为?5*4时发光强度最强&在;"掺杂的;<)(介孔固体2干凝胶7中1-@*;"C4 5*4时为最佳荧光增强&纳米’()#*+,#$ 和纳米+,( )#微粒的荧光寿命与体材相比有明显的延长&与微米’()#*+ ,#$ 相比1纳米’()#*+ ,#$ 2粒径(56"7具有较高的激活剂临界浓度&微米’()#*+,#$中+,#$ 临界浓度为 >D2摩尔分数71而纳米’()#*+,#$ 中+,#$ 的临界浓度为=D2摩尔分数71这种现象反映纳米’()#*+,#$的能量传递过程发生了重要变化& 纳米材料发光效率与粒径的关系比较复杂1由于影响材料发光效率的因素很多1其中制备工艺就 是一个重要因素&李强等84E :对纳米’()#*+,#$ 2 9#FE 46"7的研究发现纳米微粒发光效率随粒径的减小而降低1并且与缺陷有关&而.G @H ,I J 等84K : 对纳米’()#*!%#$ 29F K 6"7 的研究却得出相反的结论1这可能与制备工艺及超细粒径有关& 纳米微粒的尺寸效应1对纳米稀土发光材料结构的影响还表现在激活剂在晶格中所处的点阵格位不同1所产生的光谱峰的位置和强度也不同&L 0 研究发现1R Q S )9*+,#$ 纳米微粒与体材的谱峰相对强度有所不同1从而推断+,#$ 所 占的点阵格位发生了变化& #纳米稀土发光材料的应用前景及展 望 纳米稀土发光材料可广泛应用于发光T 显示T 光信息传递T 太阳能光电转换T U 射线影像T 激光T 闪烁体等领域1是本世纪含/V !T W +X 和各种平板显示器的信息显示T 人类医疗健康T 照明光源T 粒子探测和记录T 光电子器件及农业T 军事等领域中的支撑材料1发挥着越来越重要的作用& 有关纳米稀土发光材料这方面的工作可以说是刚刚展开1积累的数据还并不全面1甚至出现一些互相矛盾的结果1因此还无法系统深入地为该类材料的性能研究提供确切的理论解释和指导&我们建议在今后的研究工作中应注重以下几个主要方向Y 247 纳米稀土发光材料的表面修饰&其重要意义在于人们可以有更多的自由度对纳米微粒表面进行改性1深入认识纳米微粒的基本物理效应1而且也可以扩大其应用范围&通过对纳米微粒的表面进行修饰1 可以改善或改变纳米粒子的分散性1提高微粒表面活性1使微粒表面产生新的物理T 化学T 机械性能及新的功能1改善纳米粒子与其它物质之间的相容性& 2(7 纳米稀土发光材料的高分辨率光谱研究&其目的是为材料的理论研究提供全面的T 定量的实验数据1可以更加精细地分析纳米结构对材料的性能影响& 2#7 探索和建立纳米稀土发光材料的理论体系&争取获得更丰富T 更准确的实验结果1并在能级结构技术和能量传递理论方面获得重大突破& 参考文献Y 84:张志火昆1崔作林Z 纳米技术与纳米材料8N : [北京Y 国防工业出版社1(555[ 8(:\Q 6]’<6]1L 0I I G 6^G I "Q 6Z S _G J G @,"<60P ‘06‘0Q 6H I 0@Q a Q J 8d :Z d S _O P /_0"14 K ==1K (Y 9K ==e 9K K 9Z 8#:f _Q I ]Q g QV ^1.Q @@Q ]_0IX 1\0M @0I!Z X G b 0H 6Q 6G ‘I O P J Q @P G B P 0"<‘G 6H ,‘J G I P h Q60i ‘@Q P P G B @," 60P ‘06J "Q J 0I J G "G H ,@Q J 0HJ I Q 6P " 14K K 91E ?2>7Y #5E 4e #5E 9Z = 9稀土 第(#卷 万方数据 !"#$%&’()*+(,-’./01(2+,+3.4516*(/+78+/8+%9 /./%*+3+:)7(;+2.*%:<’%677(4(8%//(3:(2+7%4(27 !=#5=><<4?’@7,A B B C,D C E A F G H"A I"J"A I I5 !K#$69(3>L(/8,>’*+3&+4(L L.@.5>2M./8+(/8+:.*(87 !=#N=&+:.*(8?%O2+:P8(+/8+,A B I D,Q A5 !D#R.:@1$+77(/0,S2O(/T U644+:=:,V./7V.67/+:N &+:.*(83:.*7.83(%/7!=#N=&+:.*(8?%O2+:P8(+/8+ W,A B B I,A D5 !I#X4.77+R,R:.Y*.(+:X&516*(/+78+/3$.3+:(.47!$#N P<:(/0+:)Z+:4.0,A B B[5 !B#李强,高濂,严东生N纳米\Q]C^S6C_的荧光特性!=#5无机材料学报,A B B D,A QE Q G H Q C D J Q[A5 !A F#P’.:*.?‘,=(4.M($V,a.77T,+3.45b.(4%:(/03’+ <.:3(84+7(;+9:%*c*d/*78.4+Y@67(/0.76:9.8+ *%2(9(+:./23’+(:7(;++99+83%/3’+946%:+78+/8+ <:%<+:3(+7%9+6:%<(6*2%<+2@33:(.!=#N=16*(/, A B B B,I Q H A I D J A B C5 !A A#e(44(.*7f‘,X(’.:(X,b(776+X$5?:+<.:.3(%/./2 946%:+78+/8+7<+83:%78%<@%9Y64L*%/%84(/(8S6C_^ \Q]C./28%*<.:(7%/3%S6C_^\Q]C/./%8:@73.47 !=#5=?’@7&’+*X,A B B I,A F Q H B A K J B Q F5 !A Q#X(’.:(X,S(4+:7V,b(776+X$5P<+83:../22@/.*(87 %9*%/%84(/(8S6Q]C./2S6C_^\Q]C/./%8:@73.47 !=#5=16*(/,A B B D,D"H A J A F5!A C#V%/0‘P,$+43;+:TP,+3.45P<+83:.4’%4+Y6:/(/0(/ 8:@73.44(/+S6Q]C./2\Q]C^S6C_/./%<.:3(84+7!=#5= 16*(/,A B B I,D K g D D H Q C[J Q C D5 !A[#谢平波,段昌奎,张慰萍,等N纳米\Q]C^S6荧光粉的光致发光研究!=#N发光学报,A B B I,A B E Q G H A Q C J A Q D N !A"#李强,高濂,严东生5纳米\Q]C^S6C_粉体荧光强度的增强!=#N无机材料学报,A B B I,A C E K G H I B B J B F C5 !A K#李振钢,张韵慧,李岚,等5掺杂硫化锌纳米晶的制备和光学量子效应!=#N中国稀土学报,A B B B,A D H D[[J D["5 !A D#李强,高濂,严东生5稀土化合物纳米荧光材料研究的进展!=#N无机材料学报,Q F F A,A K E A G H A D J Q A5 !A I#张立德,牟季美5纳米材料和纳米结构!$#N北京H科学出版社,Q F F A N !A B#R%42Y6:3S b,‘64L.:/(X,X’.:0.M.T a,+3.45P(;+ 2+<+/2+/3+99(8(+/8@(/b Y2%<+2\Q]C/./%8:@7J 3.44(/+<’%7<’%:!=#5=16*(/,A B B D,D Q J D[H A B F5 !Q F#$+@77.*@V,T(O%3;L(‘5e+3)8’+*(8.47@/3’+7(7 %92%<+28%44%(2.4/./%*.3+:(.47H?.:3(84+7./2 U(Y+:7%91.?][^S6,1.?][^&+,./21.?][^&+, b Y!=#5>2M$.3+:,A B B B,A AE A F G H I[F J I[[5 h i j k l m n o lp q r i st lu k l t v m k w n x k y n z k y q{|r}o l n v m n l q~k q n y o k w v !"#$%&’J(&)A,Q,*+,-.’J/&’A,C,0"+1).’J2&’3[,456,-7’3J(&8A,Q,9#"*:.7J()’" E A5,7;<:8.=<+’&>8;=& F F F K,4:&’.@Q5*:8’?.’3"’=<&<)<87A4:82&B.C D8B:’7C73?,*:8’?.’3A A F F Q A,4:&’.@C5 E&C&’+’&>8;=& h I v q y k m q H b’+:+8+/3O%:L%//./%78.4+46*(/+78+/3*.3+:(.47%9:.:++.:3’O.776**.:(;+25b’(7:+M(+O4.(2 7<+8(.473:+77%/7362@(/03’+<:+<.:.3(%/,73:6836:+./246*(/+78+/8+<:%<+:3(+7%9/./%78.4+:.:++.:3’*.3+:(.475 b’+7<+83:%78%<(87362(+78%/8+/3:.3+2%/3’+Y.7(846*(/+78+/8+7<+83:%78%<@,46*(/+78+/8+(/3+/7(3@,2+8.@3(*+ ./28%/8+/3:.3(%/J6+/8’(/05b’+.<<4(8.3(%/./22+M+4%<*+/3<:%7<+837%93’(7L(/2%9*.3+:(.47O+:+2(78677+2 ./2<:%7<+83+25 K n s L t y i v H/./%78.4+@:.:++.:3’@46*(/+78+/3*.3+:(.47B [第[期肖林久等H纳米稀土发光材料的研究进展 万方数据 纳米稀土发光材料的研究进展 作者：肖林久， 孙彦彬， 邱关明， 陈永杰， 代少俊 作者单位：肖林久,陈永杰(东北大学,辽宁,沈阳,110006;沈阳化工学院,辽宁,沈阳,110021)， 孙彦彬(东北大学,辽宁,沈阳,110006;吉林大学,吉林,长春,130026)， 邱关明(长春光机学院 ,吉林,长春,130022)， 代少俊(盐城工学院,江苏,盐城,224003) 刊名： 稀土 英文刊名：CHINESE RARE EARTHS 年，卷(期)：2002,23(4) 被引用次数：26次 参考文献(20条) 1.张志火昆;崔作林纳米技术与纳米材料 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to Eu3+∶Y2O3 nanocrystals 1998 12.Bihari B;Eilers H;Tissue B M Spectra and dynamics of monoclinic Eu2O3 and Eu3+∶Y2O3 nanocrystals 1997 13.Hong K S;Meltzer R S Spectral hole burning in crystalline Eu2O3 and Y2O3 ∶Eu3+ nanoparticles [外文期刊] 1998(0) 14.谢平波;段昌奎;张慰萍纳米Y2O3:Eu荧光粉的光致发光研究[期刊论文]-发光学报 1998(02) 15.李强;高濂;严东生纳米Y2O3∶Eu3+粉体荧光强度的增强 1998(06) 16.李振钢;张韵慧;李岚掺杂硫化锌纳米晶的制备和光学量子效应 1999(01) 17.李强;高濂;严东生稀土化合物纳米荧光材料研究的新进展[期刊论文]-无机材料学报 2001(01) 18.张立德;牟季美纳米材料和纳米结构 2001 19.Goldburt E T;Kulkarni B;Bhargava R N Size dependent efficiency in Tb doped Y2O3 nanocrystalline phosphor[外文期刊] 1997(0) 20.Meyssamy H;Riwotzki K Wet-chemical synthesis of doped colloidal nanomaterials: Particles and Fibers of LaPO4∶Eu,LaPO4∶Ce,and LaPO4∶Ce,Tb 1999(10) 本文读者也读过(10条) 1.纳米稀土发光材料的研究与展望[期刊论文]-矿产保护与利用2005(5) 2.汪应灵.谢友海.耿明江.刘国光.袁建梅稀土掺杂纳米发光材料制备方法的研究进展[期刊论文]-安徽农业科学2007,35(15) 3.邱关明.耿秀娟.陈永杰.孙彦彬.田一光.张明纳米稀土发光材料的光学特性及软化学制备[期刊论文]-中国稀土学报2003,21(2) 4.张密林.安丽娟.景晓燕.刘俊国纳米发光材料的研究进展[期刊论文]-化学工程师2004(1) 5.刘晓瑭.刘华鼐.石春山.LIU Xiao-Tang.LIU Hua-nai.SHI Chun-shan稀土发光材料的合成方法[期刊论文]-合成化学2005,13(3) 6.张吉林.洪广言.ZHANG Ji-lin.HONG Guang-yan稀土纳米发光材料研究进展[期刊论文]-发光学报2005,26(3) 7.周永慧.林君.张洪杰.ZHOU Yong-hui.LIN Jun.ZHANG Hong-jie纳米发光材料研究的若干进展[期刊论文]-化学研究与应用2001,13(2) 8.叶旭.陈冬梅.李娴.杨定明.YE Xu.CHEN Dongmei.LI Xian.YANG Dingming稀土发光材料的研究进展[期刊论文]-材料导报2009,23(z1) 9.张伦.付晏彬.罗宏雷.黄莉蕾.施申蕾掺稀土纳米发光材料的研究进展[期刊论文]-中国计量学院学报 2004,15(2) 10.刘博林稀土发光材料的研究进展[学位论文]2007 引证文献(26条) 1.王荣.张文文.孟建新水热微乳液法制Eu3+激活CaWO4纳米发光材料[期刊论文]-稀土 2009(1) 2.郭贵宝.王正德.李慧.安胜利反相微乳液和碳吸附耦合法制备Y2O3纳米粉体及表征[期刊论文]-稀土 2009(3) 3.李玉生.郭贵宝.李元.安胜利熔融法氧化钇纳米粉体的制备及表征[期刊论文]-稀土 2009(5) 4.许嘉.郭贵宝.云峰.安胜利均匀沉淀碳吸附耦合法制备Y2O3纳米粒子及表征[期刊论文]-内蒙古科技大学学报2008(3) 5.刘金霞.汪建军单斜相纳米晶ZrO2:Sm3+的光谱特性及能量传递[期刊论文]-浙江万里学院学报 2006(2) 6.屈芸.孙曰圣.卢爱军.罗赛珍.金明Y2O3:Eu3+氧化物的制备与结构及其发光性能[期刊论文]-南昌大学学报（理科版） 2006(4) 7.林轩.张平民.尹周澜.陈启元纳米Sm2O3的表面改性研究[期刊论文]-化学世界 2006(8) 8.孙曰圣.肖鉴谋.屈芸细颗粒红色荧光粉Y2O3:Eu3+的结构和光谱性质研究[期刊论文]-稀土 2005(1) 9.李玲常温碳酸盐法合成高纯纳米Y2O3[期刊论文]-稀土 2005(2) 10.刘金霞热处理对纳米晶ZrO2:Sm3+晶体结构和发光性质的影响[期刊论文]-江西科学 2005(4) 11.廖列文.尹国强.崔英德.何镜泉均匀沉淀法合成纳米Y2O3研究[期刊论文]-稀土 2005(6) 12.邱关明.耿秀娟.陈永杰.孙彦彬.田一光.张明纳米稀土发光材料的光学特性及软化学制备[期刊论文]-中国稀土学报 2003(2) 13.刘凤珍.邵鑫.尹贻彬.赵利民.孙巧珍.邵珠伟.刘雪华.孟宪华稀土离子掺杂钒酸盐发光材料的研究现状及进展[期刊论文]-中国材料进展 2011(4) 14.郭晓蓓.陆春华.倪亚茹.许仲梓水热法制备NaErxYb1-xF4上转换发光材料[期刊论文]-材料导报 2008(z3) 15.张洪武纳米稀土钒酸盐、磷酸盐发光材料的合成及性质研究[学位论文]博士 2005 16.钟金魁.董文魁.丁玉洁.许力稀土纳米材料的市场发展研究[期刊论文]-甘肃科技 2004(4) 17.孙惠敏.张明雪.徐培华掺杂Sm2O3/丙烯酸酯涂料的雷达吸波性能研究[期刊论文]-材料导报 2010(20) 18.王正凯.顾小云.祝洪良.姚奎鸿LaPO4:Ce3+,Tb3+/YBO3纳米核/壳复合结构的制备与发光性能[期刊论文]-浙江理工大学学报 2010(2) 19.霍玉秋超细二氧化硅粉的制备及应用研究[学位论文]博士 2004 20.杨丽格.周泊.陆天虹.蔡称心稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展[期刊论文]-应用化学 2009(1) 21.李媛媛.闫涛.王冬梅.杜斌.魏琴稀土配合物与基质材料的复合(二)[期刊论文]-济南大学学报（自然科学版） 2005(4) 22.谢鸿.陈哲.严有为彩色PDP纳米荧光粉的研究[期刊论文]-材料导报 2006(6) 23.张杰纳米/微米结构氧化物材料的水热合成、形貌与发光性质研究[学位论文]博士 2004 24.李婷SiO<,2>凝胶/稀土掺杂SiO<,2>发光材料的制备与性能研究[学位论文]硕士 2005 25.李艳红纳米稀土发光材料的合成与表征[学位论文]博士 2005 26.吕兴栋铝酸锶长余辉发光材料的超细粉体制备、构效关系及其应用研究[学位论文]博士 2005 本文链接：https://www.doczj.com/doc/497307369.html,/Periodical_xitu200204013.aspx 纳米材料的研究进展及其应用 姓名：李若木 学号：115104000462 学院：电光院 1、纳米材料 1.1纳米材料的概念 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著不同。 1.2纳米材料的发展 自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段： 第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。 第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。 第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。 2、纳米材料：石墨烯 2.1石墨烯的概念 石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。 另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体（monocrystalline silicon）高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。 作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。 关于碳纳米管的研究进展 1、前言 1985年9月，Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子，称作为富勒烯。这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新 的“大碳结构”概念诞生了。之后,人们相继发现并分离出C 70、C 76 、C 78 、C 84 等。 1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。1993年，通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管；同年，Yacaman等以乙炔为碳源，用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。1999年,韩国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。 2、碳纳米管的制备方法 获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。化学气相沉积法是实现工业化大批量生产碳纳米管的有效方法,但由于生长温度较低,碳纳米管中通常含有 《电子信息材料》报告 姓名崔立莹 学号41230179 班级材料1206 稀土纳米发光材料 崔立莹 （北京科技大学材料1206 41230179） 摘要：随着科技的迅猛发展，稀土纳米材料在近几年得到广泛应用。稀土纳米发光材料作为一种重要的稀土纳米材料，与体相发光材料有着明显的区别。本文着重介绍了稀土纳米发光材料的定义、制备、应用以及研究前景。 关键词：纳米；稀土；材料 1、稀土纳米发光材料的定义 纳米材料作为新兴材料种类，近些年来研究进展颇丰。纳米发光材料是指颗粒尺寸在1～100 nm的发光材料,它包括纯的和掺杂离子的纳米半导体复合发光材料和具有分立发光中心的掺杂稀土或过渡金属离子的纳米发光材料。 所谓稀土纳米材料，即稀土掺杂无机纳米材料的优良光学性能（如荧光寿命长、光谱线宽窄、可调谐荧光发射波长等）及其在荧光生物标记等方面的潜在应用，已经引起了国内外学者的普遍关注，有望成为替代分子探针的新一代荧光生物标记材料[1]。 稀土发光材料的种类繁多，可以按照不同的方式进行分类，若按发光材料中稀土的作用分类，可以分为两类：１．稀土离子作为激活剂在基质中作为发光中心而掺入的离子称为激活剂。以稀土离子作为激活剂的发光体是稀土发光材料中最为重要的一类。２．稀土化合物作为基质材料常见的可作为攮质材料的稀七化合物有Ｙ２０３、Ｌａ２０３和Ｇｄ２０３等。 2、稀土纳米发光材料的制备[2] 为了制备具有良好发光性能的发光粉,人们尝试了各种方法。而随着交叉学科的发展和新技术的出现,发光材料的合成面临着不可多得的机遇和挑战,各种制备发光粉的方法更是层出不穷,各以其独特优点为发光材料的发展发挥着巨大 浅论纳米稀土发光材料 摘要：本文对稀土元素的发光机理作了大概描述, 且主要针对纳米稀土发光材料的性能、制备方法、存在问题及发展前景作了主要论述。 关键词：稀土；发光材料；纳米技术；光学性能；制备 引言 稀土元素包括钪、钇和57到71的镧系元素共17种元素。它们在自然界中共同存在, 性质非常相似。由于这些元素发现的比较晚, 又难以分离出高纯的状态, 最初得到的是元素的氧化物, 它们的外观似土, 所以称它们为稀土元素。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。由于稀土的这些特性,所以它可以做发光材料。发光材料包括半导体发光材料和稀土化合物发光材料两大类[ 1]。稀土荧光材料以应用铕、铽、钆、钇等高纯中、稀土为主要特色[ 2]。纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1—100nm的发光材料[ 3]。稀土掺杂纳米发光材料以其种类繁多、性能优异的特点己发展成为一个新的产业, 广泛应用于信息显示、绿色照明、医疗健康、光电子等领域。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[4]。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。因此, 纳米稀土发光材料已经成为纳米材料和稀土发光材料领域中的一个新的研究热点[5-8]。 本文将对纳米稀土发光材料的性能特点、制备方法、应用前景及存在的问题等展开论述。 一、纳米稀土发光材料的性能特点 与常规的微米颗粒的发光材料相比, 纳米稀土发光材料的颗粒尺度通常小于激发或发射光波的波长, 因此光场在微粒范围内可以近似为均匀的, 不存在对光波的限域作用引起的微腔效应, 而且对超细颗粒而言, 尺寸变小, 其比表面积亦显著增加, 产生大的表面态密度。这两方面特性都使纳米稀土发光材料产生一系 ?综合评述? 半导体纳米材料的光学性能及研究进展Ξ 关柏鸥 张桂兰 汤国庆 (南开大学现代光学研究所,天津300071) 韩关云 (天津大学电子工程系,300072) 摘要 本文综述了近年来半导体纳米材料光学性能方面的研究进展情况,着重介绍了半导体纳米材料的光吸收、光致发光和三阶非线性光学特性。 关键词 半导体纳米材料;光学性能 The Optica l Properties and Progress of Nanosize Sem iconductor M a ter i a ls Guan B ai ou Zhang Gu ilan T ang Guoqing H an Guanyun (Institute of M odern Op tics,N ankaiU niversity,T ianjin300071) Abstract T he study of nano size sem iconducto r particles has advanced a new step in the understanding of m atter.T h is paper summ arizes the p rogress of recent study on op tical p roperties of nano size sem icon2 ducto r m aterials,especially emphasizes on the op tical2abso rp ti on,pho to lum inescence,nonlinear op tical p roperties of nano size sem iconducto r m aterials. Key words nano size sem iconducto r m aterials;op tical p roperties 1 引言 随着大规模集成的微电子和光电子技术的发展,功能元器件越来越微细,人们有必要考察物质的维度下降会带来什么新的现象,这些新的现象能提供哪些新的应用。八十年代起,低维材料已成为倍受人们重视的研究领域。 低维材料一般分为以下三种:(1)二维材料,包括薄膜、量子阱和超晶格等,在某一维度上的尺寸为纳米量级;(2)一维材料,或称量子线,线的粗细为纳米量级;(3)零维材料,或称量子点,是尺寸为纳米量级的超细微粒,又称纳米微粒。随着维数的减小,半导体材料的电子能态发生变化,其光、电、声、磁等方面性能与常规体材料相比有着显著不同。低维材料开辟了材料科学研究的新领域。本文仅就半导体纳米微粒和由纳米微粒构成的纳米固体的光学性能及其研究进展情况做概括介绍。2 半导体纳米微粒中电子的能量状态 当半导体材料从体块减小到一定临界尺寸以后,其载流子(电子、空穴)的运动将受限,导致动能的增加,原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级,并且由于动能的增加使得能隙增大,光吸收带边向短波方向移动(即吸收蓝移),尺寸越小,移动越大。 关于半导体纳米微粒中电子能态的理论工作最早是由AL.L.Efro s和A.L.Efro s开展的[1]。他们采用有效质量近似方法(E M A),根据微粒尺寸R与体材料激子玻尔半径a B之比分为弱受限(Rμa B,a B=a e+ a h,a e,a h分别为电子和空穴的玻尔半径)、中等受限(a h 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 碳纳米管材料的研究现状及发展展望 摘要： 碳纳米管因其独特的结构和优异的物理化学性能，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。本文综述了碳纳米管的制备方法、结构性能、应用以及碳纳米管发展趋势。 关键词：碳纳米管；制备；性质；应用与发展 1、碳纳米管的发展历史 1985年发现了巴基球(C60)；柯尔、克罗托和斯莫利在模拟宇宙长链碳分子的生长研 究中，发现了与金刚石、石墨的无限结构不同的，具有封闭球状结构的分子C60。（1996年获得诺贝尔化学奖） 1991年日本电气公司的S. Iijima在制备C60、对电弧放电后的石墨棒进行观察时，发现圆柱状沉积。空的管状物直径0.7-30 nm，被称为Carbon nanotubes (CNTs）； 1992年瑞士洛桑联邦综合工科大学的D.Ugarte等发现了巴基葱(Carbon nanoonion)； 2000年，北大彭练矛研究组用电子束轰击单壁碳纳米管，发现了Ф0.33 nm的碳纳米管,稳定性稍差; 2003年5月，日本信州大学和三井物产下属的公司研制成功Ф 0.4 nm的碳纳米管。 2004年3月下旬, 中国科学院高能物理研究所赵宇亮、陈振玲、柴之芳等研究人员，利用一定能量的中子与C70分子相互作用，首次成功合成、分离、表征了单原子数目富勒烯 分子C141。 2004 ，曼彻斯特大学的科学家发现Graphene(石墨烯)。进一步激发了人们研究碳纳米材料的热潮。 2、碳纳米管的分类 2.1碳纳米管 碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳 米管、多壁碳纳米管。 2.2纳米碳纤维 纳米碳纤维是由碳组成的长链。其直径约50-200nm，亦即纳米碳纤维的直径介于纳米碳 管（小于100 nm）和气相生长碳纤维之间。 2.3碳球 根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2—20nm之间)，如C60，C70等；(2) 纳米碳粉。 2.4石墨烯 石墨烯（graphene）是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维度碳质材料的基本单元。 3、碳纳米管的制备 3．1电弧法 前言 当稀土元素被用作发光材料的基质成分，或是被用作激活剂、共激活剂、敏化剂或掺杂剂时，这类材料一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。我国丰富的稀土资源，约占世界已探明储量的80%以上。稀土元素具有许多独特的物理化学性质,被广泛地用于各个领域,成为发展尖端技术不可缺少的特殊材料。稀土离子由于独特的电子层结构使得稀土离子掺杂的发光材料具有其它发光材料所不具有的许多优异性能,可以说稀土发光材料的研究开发相对于传统发光材料来说犹如一场革命。稀土无机发光材料方面,稀土发光材料与传统的发光材料相比具有明显的优势。就长余辉发光材料来说,稀土长余辉发光材料的发光亮度是传统发光材料的几十倍,余辉时间高达几千分钟。由于稀土发光材料所具有如此优异的性能使得发光材料的研究主要是围绕稀土发光材料而进行的。 由于稀土元素具有外层电子结构相同、内层4f 电子能级相近的电子层构型，含稀土的化合物表现出许多独特的理化性质，因而在光、电、磁领域得到广泛的应用，被誉为新材料的宝库。在稀土功能材料的发展中，尤其以稀土发光材料格外引人注目。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d 电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20 余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的研究和应用将得到显著的发展。进入二十一世纪后,随着一些高新技术的发展和兴起,稀土发光材料科学和技术又步入一个新的活跃期，它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可持续发展和源头创新提供可靠的依据和保证。所以,充分综合利用我国稀土资源库,发展稀土发光材料是将我国稀土资源优势转化为经济和技术优势的具体的重要途径。 纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1～100 纳米的发光材料。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和和特性，从 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。 稀土聚合物发光材料 李建宇 (北京工商大学化工学院 北京 100037) 摘 要 近年来稀土聚合物发光材料显现出广泛的应用前景,它主要包括两类材料:稀土配合物-聚合物发光材料和长余辉发光塑料。本文介绍掺杂型稀土配合物-聚合物材料用于有机电致发光和荧光塑料的研究状况;评述键合型稀土配合物-聚合物发光材料的几种合成方法;并对长余辉发光塑料作简要概述。 关键词 稀土 聚合物 复合材料 发光材料 由于稀土元素具有独特的电子层结构,稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能,尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质,稀土发光材料格外引人注目。稀土发光材料广泛应用于照明、显示和检测三大领域,形成了工业生产和消费市场规模,并正在向其他新兴技术领域拓展,因而稀土聚合物发光材料应运而生,目前它主要分为两类:稀土配合物-聚合物发光材料和长余辉发光塑料。 1 稀土配合物-聚合物发光材料 稀土配合物在发光与显示领域表现出独特的荧光性能,但是往往又因其自身固有的在材料性能方面的缺陷限制了它的应用。制成发光稀土配合物-聚合物复合材料,可以改善它的应用性能,拓宽它的应用范围。制备方法分为两种:掺杂法和键合法。前者实用、简便,但稀土配合物与高分子基质之间相容性差,不可避免地出现相分离和荧光猝灭等现象;后者克服了掺杂型材料中稀土配合物与高分子基质亲和性小、材料透明性和力学性能差等缺点,为获得宽稀土含量、高透光率的稀土高分子功能材料提供了可能,但制备工艺比较复杂。 111 掺杂型稀土配合物-聚合物发光材料 掺杂型稀土配合物-聚合物发光材料,即是直接将发光稀土配合物作为添加成分掺杂于高分子基质中,大多数稀土聚合物发光材料都是这样制备的,在许多领域得到应用。 11111 有机电致发光材料 有机电致发光(organic electroluminescence,OE L) 是目前国际上的一个研究热点,它具有高亮度、高效率,低压直流驱动,可与集成电路匹配,易实现彩色平板大面积显示等优点。人们预言,不久的将来,OE L 将取代无机电致发光和液晶显示的地位,使平板显示技术发生革命。稀土配合物的发射光谱谱带尖锐,半高宽度不超过10nm,色纯度高,这一独特优点是其他发光材料所无法比拟的,因而有可能用以制作高色纯度的彩色OE L显示器。然而,以小分子稀土配合物作为OE L器件的发光层材料存在一个显著缺陷:真空蒸镀成膜困难,器件制备工艺复杂,在成膜和使用过程中易出现结晶,使层间的接触变差,从而影响器件的发光性能和缩短器件的使用寿命。因此,经常将配合物与导电高分子(如聚乙烯咔唑,PVK)掺杂后采用旋涂的方法来制备发光层。为了保证掺杂均匀,须将稀土配合物和PVK共溶于易挥发的有机溶剂(如氯仿)。Zhang等以氯仿为溶剂,将Tb(AH BA)3 (AH BA为邻氨基24十六烷基苯甲酸)掺杂于PVK制备发光层,获得了良好的成膜性能和较为理想的发光亮度。董金凤等将红色荧光配合物Eu(TT A) m (TT A 为α2噻吩甲酰三氟丙酮)与PVK共混,制备单层器件,发光层成膜性能得到改善,器件的稳定性得到提 高。如果直接用Eu(TT A) m制成单层器件,则不能产生电致发光,这是由于配合物的成膜性能差,无法形成均匀致密的薄膜,施加电压后存在很大的漏电流。 陶栋梁等报道了将Tb(aspirin) 3 Phen(aspirin为乙酰水 11 2005年第5期 中国照明电器 CHI NA LIG HT&LIG HTI NG 关于稀土发光材料的认识（孙三大） 绪论 稀土元素由于具有未充满的4f电子壳层和4f电子被外层的5s,5p电子屏蔽的特性，使稀土元素具有极复杂的类线性光谱。吸收光谱使稀土离子大多有色，发射光谱使许多稀土化合物产生荧光和激光。镧系原子的组态为1S22S22P63S23P63d104S24P64d105S25P6（4f n6S2或4f n-15d6S2），其中n=1-15，La，Ce，Gd，Lu为4f n-15d6S2（镧系稀土元素电子层结构的特点是电子在外数第三层的4f轨道上填充，4f轨道的角量子数l=3，磁量子数m可取0、±1、±2、±3等7个值，故4f亚层具有7个轨道。根据Pauli不相容原理，在同一原子中不存在4个量子数完全相同的两个电子，即一个原子轨道上只能容纳自旋相反的两个电子，4f 亚层只能容纳14个电子，从La到Lu，4f电子依次从0增加到14），其余的元素4f n6S2[1-3]。 大部分无机固体致发光材料遵守斯托克斯定律，即发射光的光谱能量低于激发光的光谱能量，这样发光的现象叫做下转换发光。对于下转换发光由外界光源直接作用于稀土离子。1）使稀土离子中的电子由基态跃迁到激发态，完成高能级电子的排布，如图(1)所示,2）由某基团或离子等吸收高能光子后通过非福射他豫将能量传递给较低能级的稀土离子，使稀土离子中的电子由基态跃迁到激发态,如图(2)所示；另外，在1966年,在研究钨酸镱钠玻璃时,意外发现,当基质材料中掺入Yb3+离子时,Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时,可见发光几乎提高了两个数量级,由此正式提出了“上转换发光”的观点。这一小部分光致发光材料违背了斯托克斯定律，即上转换发光，它通过吸收低光子能量的长波福射转换为高光子能量的短波福射。稀土离子可以通过激发态吸收或能量传递过程被激发至高能级而发射上转换发光，如图(3)所示。 Gound state (1)(2)(3) 图中所示（1）和（2）为下转换发光过程,图（3）为上转换发光过程。 稀土上转换/下转换发光材料在众多领域具有巨大的应用价值，对其进行理论和实验的深入 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 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.doczj.com/doc/497307369.html,/Periodical_ydysg201201028.aspx 碳纳米管的研究进展* 王全杰1,2** 王延青1*** （1. 陕西科技大学资源与环境学院，陕西 西安 710021；2. 烟台大学化学生物理工学院， 山东 烟台 264005） 摘要：碳纳米管是由石墨层片卷成的管状结构的一种新型纳米材料，拥有独特的物理化学、电学、热学和机械性能以及十分诱人的应用前景。文章对碳纳米管的制备方法、性质、纯化及应用前景进行了简要的综述。 关键词：碳纳米管；合成；性能；纯化；应用 中图分类号G 311 文献标识码 A Progress of Research for Carbon Nanotubes Wang Quanjie 1,2,Wang Yanqing 1 （1.College of Resource and Environment，Shaanxi University of Science and Technology，Xi’an 710021,China；2. Chemistry and Biology College，Yantai University，Yantai 264005,China）Abstract: Carbon nanotubes are a new class of nano-material with tubular structure formed via rolling-up of coaxial sheets of graphite. They have unique physicochemical, electrical, thermal and mechanical properties, opening up various intriguing possibilities for applications. The preparation methods, properties, methods of purification and application of carbon nanotubes are briefly reviewed. Key words: carbon nanotubes；synthesis；property；purification；application 自1991年日本科学家Lijima发现碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)，1992年Ebbesn等人提出了实验室规模合成碳纳米管的方法后，其独特的结构和物理化学性质受到人们越来越多的关注[1]。碳纳米管因具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等特点,从而使其具有特殊的机械、物化性能，在工程材料、催化、吸附、分离、储能器件电极材料等诸多领域中具有重要的应用前景。 *基金来源：山东省科技攻关项目（2008GG10003020） **第一作者简介：王全杰，男，1950年生，教授 ***通讯联系人 稀土掺杂纳米发光材料的研究发展 姓名：王林旭学号：5400110349 班级：经济107 摘要：本文先介绍了关于稀土纳米发光材料的有关基本概念及基本用途，让读者有个基本认识。文章重点对稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能以及稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展方面做个简单的介绍 关键词：稀土发光材料稀土磷酸盐纳米发光材料 1．引言：短短半个学期的选修课学习，自己对纳米材料有了一定的了解，这篇论文的选题是“稀土掺杂纳米发光材料的研究发展”，查阅跟搜索了相关资料后，主要从稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能以及稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展方面给以论述。 首先，先来了解几个基本概念。 1.1什么是稀土元素？ 稀土元素包括钪、钇和５７到７１的镧系元素共１７种元素。它们在自然界中共同存在，性质非常相似。由于这些元素发现的比较晚又难以分离出高纯状态，最初得到的是元素的氧化物，它们的外观似土，所以称它们为稀土元素。 稀土元素的电子组态是［Ｘｅ］４ｆＤＩ１５ｓ２５￣ｓａｏ～６ｓ２。镧系元素离子的吸收光谱或激发光谱，来源于组态内的电子跃迁，即ｆ—ｆ跃迁；组态间的能级跃迁，即４ｆ一５ｄ，４ｆ一６ｓ，４ｆ一６ｐ等跃迁：还有电荷迁移跃迁，即配体离子的电子向离子的跃迁，从高能级向低能级的跃迁就产生相应的发射光谱。由于稀土的这些特性，所以它可以做发光材料。发光材料包括半导体发光材料和稀土化合物发光材料两大类…１。稀土荧光材料以应用铕、铽、钆、钇等高纯中稀土为主要特色２。纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在１—１ｏｏ哪的发光材料l３。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。在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。 1.2什么是发光材料？ 在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。主要由基质和激活剂组成，此外还添加一些助溶剂、共激活剂和敏化剂 1.3什么是稀土发光材料？ 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(photoluminescence)、阴极射线发光(cathodluminescence)、电致发光(electroluminescence)、放射性发光(radiation luminescence)、X射线发光(X-ray luminescence)、摩擦发光(triboluminescence)、化学发光(chemiluminescence)和生物发光(bioluminescence)等。稀土发光具有吸收能力强，转换效率高，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。 1.4什么是纳米材料？ 纳米材料是指晶粒尺寸小于100ｎｍ的单晶体或多晶体,由于晶粒细小,使其晶界上的原子数多于晶粒内部的,即产生高浓度晶界,因而使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能,如强度和硬度增大、低密度、低弹性模量、高电阻、低热导 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 发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展 罗志勇20042401143 摘要：发光材料种类繁多，自然界中很多物质都具有不同程度的发光现象。本文通过按照不同的发光机理，将现在常见的发光物质进行分类，并介绍他们的发展与研究进展。 关键词：发光材料发光机理进展 1.前言 物质的发光可由多种外界作用引起，如电磁辐射作用、电场或电流的作用、化学反应、生物过程等等。根据不同的发光原因，可以将发光材料分为光致发光材料、电致发光材料、化学发光材料等等。发光材料涉及了无机和有机功能材料和固、液、气三种聚集状态，所以又可以将发光材料分为无机固体发光材料和有机发光材料等等。现在人们研究得比较深入的有有机电致发光材料、有机光致发光材料、有机偏振发光材料、稀土高分子发光材料、无机电致发光材料、纳米稀土发光材料等等。不同的发光材料可以应用于各种光源、显示器等现代显示技术之中。 2.发光材料的发光机理 2.1光致发光材料发光机理 光致发光材料是指在一定波长的光照射，材料分子中基态电子(主要是π电子和f、d电子)被激发到高能态，电子从高能态回到激发态时，多余的能量以光的形式散发出来，达到发光的目的。这种发光材料称为荧光材料，大部分的稀土发光材料均以这种方式发光，原因是稀土元素基本都具有f电子，并且f电子的跃迁方式多样，因此稀土元素是一个丰富的发光材料宝库。 2.2电致发光材料发光机理 电致发光是在直流或交流电场的作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，也称场致发光。电致发光的机理有本征式和注入式两种。本征式场致发光是用交变电场激励物质，使产生正空穴和电子。当电场反向时，那些因碰撞离化而被激发的电子，又与空穴复合而发光。注入式场致发光是指n-型半导体和p-型半导体接触时，在界面上形成p-n结。由于电子和空穴的扩散作用，在p-n结接触面的两侧形成空间电荷区，形成一个势垒，阻碍电子和空穴的扩散。n区电子要到达p区，必须越过势垒；反之亦然。当对p-n结施加电压时会使势垒降低。这样能量较大的电子和空穴分别进入p区和n区，分别同p区的空穴和n区的电子复合。同时以光的形式辐射出多余的能量。 2.3化学发光材料发光机理5j >4Y (E ?Z 89:R
纳米材料的研究进展及其应用全解
关于碳纳米管的研究进展综述
稀土纳米发光材料
浅论纳米稀土发光材料
半导体纳米材料的光学性能及研究进展
稀土发光材料的研究现状与应用(综述)
碳纳米管材料的研究现状及发展展望
稀土发光材料的研究进展
稀土发光材料的研究和应用.
稀土聚合物发光材料
稀土发光
稀土发光材料的发光机理及其应用
碳纳米管的研究进展
稀土掺杂纳米发光材料的研究发展
稀土发光材料的特点及应用介绍
发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展(精)
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