化学化工学院材料化学专业实验报告
实验名称：
年级：05级材料化学日期：2008-4-17 姓名：学号：------同组人：
一、预习部分
ZnS 是一种宽带半导体材料(3. 68eV) ,广泛应用于各种发光与显示装置,纳米ZnS 还具有突出的光催化效果。其的优异性能大都依赖于颗粒的大小和分布及形貌。另外ZnS作为一种性能优良的发光材料, 特别是经过掺杂后, 能产生各种颜色的荧光, 同时又是一种半导体材料, 也是一种光电材料, 具有极大的应用前景( 如在目标识别、显示器材、激光器、传感器等方面) 。另外, 要得到高性能的ZnS 材料, 对研究工作者来说, 寻求一种经济有效的前驱物和简便可行的工艺条件是研究制备纳米ZnS 面临的两个突出问题。
1、ZnS 纳米粒子的制备方法：
1.1 水溶液法
1.2 有机溶剂法
2、掺杂的相关内容：所谓掺杂就是向ZnS 基质中引入其它元素, 在其禁带中产生附加能级, 使ZnS 基质某方面的性质( 如结构, 形态, 强度等) 由于与引入元素的相互作用而得到提高, 从而改善ZnS 材料的光电性能与结构性能。在ZnS 纳米晶中引入掺杂离子的机制有二:一是可以形成新的发光中心, 即在ZnS 纳米晶中可得到一种新的发光现象; 其次, 虽然引入的离子本身不形成发光中心, 但对基质的发光有影响, 因此, 选择合适的掺杂离子是十分重要的。几乎所有的金属与非金属离子均可作为掺杂离子引入半导体纳米晶中, 但是根据研究与应用的实际要求, 常用的有以下几种:a.过渡金属离子在纳米尺寸时, 由过渡金属离子外层d 电子的能级分裂所产生的d- d 光转换变得很复杂, 且与体相材料中的情况有所不同, 因此,过渡金属离子掺杂的ZnS 纳米晶的发光性质不同于体相材料。其发光机理远比体相材料复杂, 掺杂离子和基质的微小改变都会引起它的发射光谱的变化。掺杂过渡金属离子往往可以很好地调制ZnS 的发射区间, 并提高其发光效率。与ZnS 单晶相比, Mn 掺杂的ZnS 纳米晶体量子产率约为20%, 且表现出随粒度减小而单调的增加。在纳米晶中激发的Mn2+的辐射衰减的增大主要是由于主态s- p 电子波函数与杂质d- f 电子波函数交叠增强, sp- df 发生混合, 促进了基体与杂质间的能量转换。电子态杂化是空间限域的直接结果, 当纳米晶的粒度小于其激子波尔半径时就会出现杂化现象。b. 稀土金属离子将稀土元素掺杂进入ZnS中, 可以制备发射光波长可调的发光材料。前人研究发现, 将Tb 掺杂进ZnS 中可发绿光, 掺Tm 可发蓝光, 掺Sm 可发红光。[24]掺杂稀土元素还可加强ZnS基材料的结构性质, 使生成的ZnS 粒度变小且均匀,并在高温高压下可保持形态的完整性。c.其它离子除上述两种离子外, 许多其它离子也可作为掺杂离子, 如: Pb2+, Bi3+, Cd2+等, 它们具有6S2 外层电子构型, 其发光来自于1S0- 3P0, 1 跃迁, 这种跃迁易受基质材料的影响, 所以这些离子的发光性质随基质材料而变化。在ZnS 中加入这些结构相似的化合物, 可起辅助作用, 同时在反应过程中起晶种的作用, 控制ZnS 的生长。
3、线性光学特性研究
3. 1 发光特性
图1是利用日立Hitachi F24000 荧光光谱仪测定的ZnS∶Cu 纳米微粒与体相材料的发射光谱。测试时所用的本底为石英片,激发光源为紫外光,激发波长为332 nm ,光源功率为80 mW。由图2 可知,ZnS∶Cu纳米微粒产生位于516 nm 的发射峰(绿色发射带) ,相对于体相材料在462 nm 的发射峰（兰色发射带) ,红移了54 nm。纳米ZnS∶Cu和体相材料的发射光谱比较
对于Cu + 掺杂ZnS 材料的发光机理,到目前为止还没有一个统一的模型来解释它的所有发光现象。因为纳米粒子的能级结构比体晶材料更为复杂,而且还与粒子尺寸、掺杂浓度、本征和杂质缺陷密切相关。有文献报道,当微粒尺寸减小到纳米级,能带分裂为能级,而且禁带宽度随尺寸的减小而增加[224 ] 。笔者认为,本实验在纳米ZnS∶Cu 的发射光谱中观察到的位于绿色发光带(λ= 516 nm) 的主发射峰,可以用晶体场理论来解释。晶体场理论认为[5 ] ,轨道在晶体场作用下产生能级分裂, 其中Cu + 的3 d 电子能级劈裂成T2 和E 两个能级, 纳米微粒在绿色发射带的发射峰一般认为是导带到T2能级的跃迁;而462 nm 的发射峰认为是E 能级到激发态的跃迁,这里的激发态能级是浅施主和激子能级。把两者的发射光谱进行比较可看出,一是体材料的发光在长波侧的发光有所增强,这主要是由于浅施主能级到Cu 的3 d 电子的E 能级的跃迁增强所致;二是ZnS ∶Cu 纳米微粒发射光谱的半宽度增加, 这说明浅施主能级到T2 受主能级的跃迁也有所增强,同时证明了Cu + 的跃迁是浅施主能级上的电子和起受主作用的E 能级上空穴复合的结果。
图1纳米ZnS∶Cu和体相材料的发射光谱比较
3. 2 光吸收特性
利用Shimadzu UV22201 紫外可见分光光度计测量了样品的紫外吸收光谱,通过吸收光谱来研究纳米微粒的量子尺寸效应和激子能级结构,结果如图3 所示。从图3 可以看出,纳米ZnS∶Cu的吸收峰位置在290 nm (4. 253 eV) 处。据文献[ 6 ,7 ]等报道,体材料ZnS 的吸收峰为340. 6 nm(3. 648 eV) ,显然实验制备的ZnS∶Cu纳米微粒的吸收峰相对于体材料蓝移了50.
6 nm ,这是纳米粒子的量子尺寸效应引起的。当材料尺寸减小到一定临界尺寸以下,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,由于动能的增加使得能隙增大、带隙变宽,光吸收带边即会向短波方向移动即蓝移,并且尺寸越小,移动越大。
图2 ZnS ∶Cu 纳米粒子的吸收光谱
2.3结论
1) 采用溶胶2凝胶法成功地合成了表面修饰CH3 CSN H2 分子的ZnS ∶Cu 纳米粒子,并加入多聚磷酸钠增强溶胶的分散性。
2) 测定了纳米ZnS ∶Cu 的发射光谱,结果表明Cu + 掺进了纳米ZnS 基质中,并作为绿色发光中心存在,同时根据晶体场理论解释了这一现象。
3) 通过紫外可见吸收光谱,分析了吸收峰蓝移的现象,并利用有效质量近似模型判定了ZnS ∶Cu 的尺寸为21. 6 nm ,与X 2射线衍射计算结果基本吻合。
二、实验部分
（一） 实验原理
1.Cu 2+掺杂纳米ZnS 的制备
所谓掺杂就是向ZnS 基质中引入其它元素, 在其禁带中产生附加能级, 使ZnS 基质某方面的性质( 如结构, 形态, 强度等) 由于与引入元素的相互作用而得到提高, 从而改善ZnS 材料的光电性能与结构性能。乙酸锌与硫化钠混合发生以下反应：
22Zn S ZnS +-+→
在反应过程总控制反应物的浓度就可以得到纳米级硫化锌，如果在纳米硫化锌沉淀过程中加适量的掺杂元素，是杂质和基质一起沉淀出来，这样就可达到对纳米硫化锌的掺杂，这种方法称为共沉淀法，掺杂后得到样品可表示为ZnS ∶Cu
2． 光致发光特性分析
（1） 光致发光：外界光源对材料进行激发后，将固体中电子的能量提高到“激发态”，
而这些处于激发态的电子在随后的自发向低能态跃迁时，发射光子。
（2） 激发光谱：材料发射某一种特定谱线或谱带的发光强度随激发光的波长而变化的曲
线。通过激发光谱可以找出要使材料有效发光的波长范围。
（3） 发射光谱：发光材料吸收光后，其能量又将以一定波长释放出来，即发射一定波长
的光。这些光对应的光谱成为发射光谱。通过发射光谱的分析，可以得到材料发光 的颜色及强度等。
3、吸收光谱特性分析：
通过对谱图的分析可以得到材料的禁带宽度，当用连续变化的光照射半导体材料时，如果光子能量处于禁带宽度Eg 附近，其吸收光谱将有一明显的吸收边存在。吸收极限λ
（nm ）与禁带宽度()Eg ev 的关系为：1240
hc
E g λλ==
式中h 为普朗克常数346.626*10.J S -；c 为光速83.0*10/m s
（二）实验试剂和仪器
仪器：电子天平、烧杯、量筒、磁力搅拌器、分液漏斗（2个）、布氏漏斗、抽滤瓶、烘箱、
温度计、滤纸、PH 试纸、荧光光谱仪、紫外-可见分光光度计
试剂：硫化钠、氯化铜、乙酸锌
（三）实验步骤；
1、 取NaS.9H 2O9.85克配成50m l 溶液A ；Zn(CH 3COO)2.2H 2O8.78克配成50m l 溶液B ，同时
取按摩尔比1%掺杂计的氯化铜溶入B 液；
2、 加入100m l 去离子水到60°C ，把A 液和B 液等速滴加到去离子水中，滴完后在80°C 保
温30m in ，整个过程充分搅拌；
3、 反应结束后，室温下陈化2个小时并洗涤产物；洗涤完毕，去一小部分固体溶于水配成
溶液用于做荧光光谱；
4、 剩下的在105°C 烘两小时；烘干后研细用于做紫外可见光谱分析；
5、 注意（a.硫化钠与乙酸锌采取等速滴加；b.滴加过程中保证充分搅拌；c.保证陈化时间）
三、实验结果分析
1、荧光光谱
（1）、 ZnS ∶Cu 纳米微粒的激发光谱EX 300320340360380400
15
20
25
30
3540
45
Y A x i s T i t l e X Axis Title
No.
Start(nm) Apex(nm) End(nm) Height(Data) Area(Data*nm) V alley(nm)
V alley(Data) 300.0 376.0 400.0 37.71 2696.986 400.0 43.06
数据与激发光谱分析：可以得到ZnS ∶Cu 纳米微粒强度最大处所对应的激发光波长，即最大激发波长为376nm ，此波长处分子吸收能量最大，处于激发态分子数目最多，因而能产生最强的荧光。我们把激发光波长固定在最大激发波长处，然后扫描发射波长。
（2）ZnS ∶Cu 纳米微粒的发射光谱Em 400450500550600650700
20
40
60
80
Y A x i s T i t l e X Axis Title
数据与激发光谱分析: 荧光光谱具有一下特性：（1）斯托克斯位移 所观察到的长余辉材料物质的荧光光谱位于激发光谱的长波一侧，及荧光光谱大于激发光波长。这是由于激发态分子是经过无辐射跃迁到第一激发态的最低振动能层，然后再回到几台个振动能层而发射荧光，无辐射跃迁时损失了部分能量，因此荧光波长比激发光波长要长。此物质在400nm 处 荧光强度最大。（2） 荧光光谱的形状与激发光波长无光 分子吸收光谱可能有几个吸收带，但荧光光谱只有一个发射带。
尽管我们没有做体相材料的荧光光谱，但相关资料显示ZnS ∶Cu 纳米微粒的发光峰相对于体相材料的会发生红移。
2、紫外-可见光谱
200300400500600700
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.81.0
1.2
1.4
Y A x i s T i t l e X Axis Title
491nm
紫外-可见吸收光谱反映的是分子中电子能级间的跃迁，故又称之为电子能谱，且分子吸收光谱是带状光谱。另外发光材料只有在吸收一定能量之后才能处于一定的激发态。当然也就对应于一定波长的光，对材料而言，其吸收的光能必须大于或等于材料的禁带宽度，吸收极限λ即可吸收的最大λ，对应着最小能量。
由以上吸收谱图可知，ZnS∶Cu的吸收极限λ=491nm,
则根据禁带宽度公式
1240
hc
E g
λλ
==
1240
491
= 2.52
=
另外相关资料显示ZnS∶Cu吸收峰相对于基体材料一般会发生蓝移。
四、思考题
1、材料的发光机制有几种？
答：(1)光致发光：外界光源对材料进行激发后，将固体中电子的能量提高到“激发态”，而处于激发态的电子在随后的自发向低能态跃迁时，发射光子。
(2)电致发光：材料在一定的电能作用下，其材料内部的电子运动呈现不同的状态，从而具有一定的发光性能而发光。
2、与ZnS的理论吸收阀值相比，掺杂ZnS的吸收阀值发生了怎样的变化？
答：体材料ZnS 的吸收峰为541. 6 nm(2.28 eV)显然实验制备的ZnS∶Cu纳米微粒的吸收峰相对于基体材料蓝移了50. 6 nm ,这是纳米粒子的量子尺寸效应引起的。当材料尺寸减小到一定临界尺寸以下,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,由于动能的增加使得能隙增大、带隙变宽,光吸收带边即会向短波方向移动即蓝移,并且尺寸越小,移动越大。
。
参考文献:
[ 1] 余保龙.半导体纳米材料的非线性光学性质[M] .郑州:河南大学出版社, 1999.
[ 2]Alivisatos A.P. Semiconductor clusters, nanocrystals nd quantum dots.Science.1996, 271: 933- 937.
[ 3] 陈光华, 邓金祥.纳米薄膜技术与应用[M] .北京: 化学工业出版社, 2004.
[ 4]Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. Synthesis andcharacterization of nearly monodisperse CdE ( E = sulfur,selenium, tellurium) semiconductor
nanocrystallites. J. Am.Chem. Soc, 1993, 115:8706- 8715.
[ 5 ]范雄. 金属X2射线学[M] . 北京:机械工业出版社,1998 :1032105.
[ 6 ]董国义,窦军红,韦志仁,等. ZnS 中电子陷阱能级对光生电子驰豫过程的影响[J ] . 发光学报,2006 ,27 (1) :31235.
[ 7] onishi M ,Senna M ,Isobe T. Enhancement of photoluminescence of ZnS ∶Mn nanocrystal s by hybridizing wit h polymerize2dacrylic acid [J ] . J Lumin ,2000 ,93 (1) :128.
上转换发光机理与发光材料 一、背景 早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloemberge在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年，Auzel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+、H03+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。 二、上转换发光机理 上转换材料的发光机理是基于双光子或者多光子过程。发光中心相继吸收两个或多个光子，再经过无辐射弛豫达到发光能级，由此跃迁到基态放出一可见光子。为了有效实现双光子或者多光子效应，发光中心的亚稳态需要有较长的能及寿命。稀土离子能级之间的跃迁属于禁戒的f-f 跃迁，因此有长的寿命，符合此条件。迄今为止，所有上转换材料只限于稀土化合物。 三、上转换材料 上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料，即将红外光转换为可见光的材料。其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量。这种现象违背了Stokes定律，因此又称反Stokes定律发光材料。 1、掺杂Yb3+和Er3+的材料Yb3+(2F7/2→2F5/2)吸收近红外辐射，并将其传
递给Er3+，因为Er3+的4I11/2能级上的离子被积累，在4I11/2能级的寿命为内，又一个光子被Yb3+吸收，并将其能量传递给Er3+，使Er3+离子从4I11/2能级跃迁到4F7/2能级。快速衰减，无辐射跃迁到4S3/2，然后由 4S 3/2能级产生绿色发射（ 4S 3/2 → 4I 15/2 ） ，实现以近红外光激发得到绿 色发射。 2、掺杂Yb3+和Tm3+的材料 通过三光子上转换过程，可以将红外辐射转换为蓝光发射。第一步传递之后，Tm3+的3H5能级上的粒子数被积累，他又迅速衰减到3F4能级。在第二部传递过程中，Tm3+从3F4能级跃迁到3F2能级，并又快速衰减到3H4。紧接着，在第三步传递中，Tm3+从3H4能几月前到1G4能级，并最终由此产生蓝色发射。 3、掺杂Er3+或Tm3+的材料 仅掺杂有一种离子的材料，是通过两步或者更多不的光子吸收实现上转换过程。单掺Er3+的材料，吸收800nm的辐射，跃迁至可产生绿色发射的4S3/2能级。单掺Tm3+的材料吸收650nm的辐射，被激发到可产生蓝色发射的1D2能级和1G4能级。 四、优点 上转换发光具有如下优点：①可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退；②不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高；③输出波长具有一定的可调谐性。 五、稀土上转换材料的应用 随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理 其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。 LED灯具照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED 多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。 LED的实质性结构是半导体PN结，核心部分由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。其发光原理可以用PN结的能带结构来做解释。制作半导体发光二极管的半导体材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。在常态下及PN结阻挡层的限制，二者不能发生自然复合，而当给PN结加以正向电压时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因此势垒高度降低，势垒区宽度变窄，破坏了PN结动态平衡，产生少数载流子的电注入。空穴从P区注入N区，同样电子从N区注入到P区，注入的少数载流子将同该区的多数载流子复合，不断的将多余的能量以光的形式辐射出去。
在制作白光LED的方法中，有两种方法都与荧光粉有关，因此在制作白光LED时，必须对荧光粉进行仔细研究。 荧光粉是一个非常关键的材料，它的性能直接影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等。 因而开发具有良好发光特性的荧光粉是得到高亮度、高发光效率、高显色性白光LED的关键所在。 所谓荧光粉是指那些可以吸收能量（这些所吸收的能量包括电磁波（含可见光、X射线、紫外线）、电子束或离子束、热、化学反应等），再经由能量转换后放出可见光的物质，也称之为荧光体或夜光粉。 目前发光材料的发光机理基本是用能带理论进行解释的。不论采用那一种形式的发光，都包含了： ?激发； ?能量传递； ?发光； 三个过程 一、激发与发光过程 ?激发过程： 发光体中可激系统（发光中心、基质和激子等）吸收能量以后，从基态跃迁到较高能量状态的过程称为激发过程。 ?发光过程： 受激系统从激发态跃回基态，而把激发时吸收的一部分能量以光辐射的形式发射出来的过程，称为发光过程。 一般有三种激发和发光过程 1. 发光中心直接激发与发光 （1）. 自发发光 过程1：发光中心吸收能量后，电子从发光中心的基态A跃迁到激发态G 过程2：当电子从激发态G回到基态A，激发时吸收的一部分能量以光辐射的形式发射出来的过程。 发光只在发光中心内部进行。 （2）. 受迫发光 若发光中心激发后，电子不能 从激发态G直接回到基态A（禁戒的跃迁），而是先经过亚稳态M（过程2），然后通过热激发从亚稳态M跃迁回激发态G（过程3），最后回到基态A（过程4）发射出光子
的过程，成为受迫发光。 受迫发光的余辉时间比自发发光长，发光衰减和温度有关。 2. 基质激发发光 基质吸收了能量以后， 电子从价带激发到导带 （过程1）； 在价带中留下空穴，通 过热平衡过程，导带中的电子很快降到导带底（过程2）； 价带中的空穴很快上升到价带顶（过程2’）， 然后被发光中俘获（过程3’）， 导带底部的电子又可 以经过三个过程产生发光。 （1）. 直接落入发光中心激发 态的发光 导带底的电子直接落入发光中心的激发态G（过程3），然后又跃迁回基态A，与发光中上的空穴复合发光（过程4）
超细微粒、超细粉末，这些其实都是纳米材料的别称。它具有自己的一些性能特点，同时应用范围较广，例如生物医药、能源环保、化工等等行业。本文就给大家详细介绍一下。 一、应用 由于纳米颗粒粉体具有电、磁、热、光、敏感特性和表面稳定性等性能，显著不同于通常颗粒，故其具有广泛的应用前景。经过多年探索研究，已经在物理、化学、材料、生物、医学、环境、塑料、造纸、建材、纺织等许多领域获得广泛应用。下面为大家例举几个纳米材料的应用实例。 （1）纳米材料的用途十分的广泛，比如目前在许多医药领域使用了纳米技术，这样能使药品生产非常的精细，它直接利用原子或者分子的排布制造一些有特殊功能的药品。由于纳米材料所使用的颗粒比较小，所以这种药品在人体内的传输是相当方便的，有些药品会采用多层纳米粒子包裹，这种智能药物到人体后可直接并攻击癌细胞或者对有损伤的组织进行修复。纳米技术也可以用来监测诊少量血液，通过对人体中的蛋白质的分析诊断出许多种疾病。 （2）在家电方面，选用那么材料制成的产品有许多的特性，如具有抗菌性、防腐抗紫外线防老化等的作用。在电子工业方面应用那么材料技术可以从扩大其
产品的存储容量，目前是普通材料上千倍级的储器芯片已经投入生产并广泛应用。在计算机方面的应用是可以把电脑缩小成为“掌上电脑”，使电脑使用起来更为方便。在环境保护领域未来将出现多功能纳米膜。这种纳米膜能够对化学或生物制剂造成的污染进行过滤，从而改善环境污染。在纺织工业方面通过在原始材料中添加纳米ZnO等复配粉体材料，再通过经抽丝、织布，然后能够制成除臭或抗紫外线辐射等特殊功能的服装，这些产品可以满足国防工业要求。 （3）纳米材料技术现在已广泛应用于遗传育种中，该技术能够结合转基因技术并且已经在培育新品种方面取得了很大的进展。这种技术是通过纳米手段将染色体分解为单个的基因，然后对它们进行组装，这种技术整合成的基因产品的成功率几乎可以达到100%。经过实践证明，科研人员能够让单个的基因分子链展现精细的结构，并可以通过具体的操纵其实现分子结构改变其性能，从而形成纳米图形，这样就能使人们可以在更小的世界范围内、更加深的一种层次上进行探索生命的秘密。 （4）纳米材料技术在发动机尾气处理方面的应用，目前有一种新型的纳米级净水剂有非常强的吸附能力，它是一般净水剂的20倍左右。纳米材料的过滤装置，还能有效的去除水中的一些细菌，使矿物质以及一些微量元素有效的保留下来，经过处理后的污水可以直接饮用。纳米材料技术的为解决大气污染方面的问题提供了新的途径。这种技术对空气中的污染物的净化的能力是其它技术所不可替代的。 二、特点 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性[ 1 ] ,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切[ 2 ] [ 3 ] 。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法 纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,从而使原料溶化和蒸发,蒸汽达到周围的气体就会被冷凝或发生化学反应形成超微粒。 2 化学制备方法 化学法是指通过适当的化学反应, 从分子、原子、离子出发制备纳米物质,它包括化学气相沉积法[5][6]、化学气相冷凝法、溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、冷冻干燥法等。化学气相沉积(CVD)是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法,该方法是在一个加热的衬底上,通过一种或几种气态元素或化合物产生的化学元素反应形成纳米材料的过程,该方法主要可分成热分解反应沉积和化学反应沉积。该法具有均匀性好,可对整个基体进行沉积等优点。其缺点是衬底温度高。随着其它相关技术的发展,由此衍生出来的许多新技术,如金属有机化学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积门、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相沉积等技术。
阐述LED荧光粉的用途和工作原理 近年来，在照明领域最引人关注的事件是半导体照明的兴起。20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管（LED）的关键技术，并由此开发出以荧光材料覆盖蓝光LED产生白光光源的技术。半导体照明具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好的特点，因此被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，或称为21世纪绿色光源。美国、日本及欧洲均注入大量人力和财力，设立专门的机构推动半导体照明技术的发展。 LED实现白光有多种方式，而开发较早、已实现产业化的方式是在LED芯片上涂敷荧光粉而实现白光发射。 LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。 第一种方法是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的（YAG）黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色温照明的要求，同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。 第二种实现方法是蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好。但是，这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。
第三种实现方法是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)来激发荧光粉而实现白光发射，该方法显色性更好，但同样存在和第二种方法相似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光衰的白光LED用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。 我们是国内率先进行LED用高效低光衰荧光粉研究的研究机构。最近，通过与我国台湾合作伙伴的联合攻关，多种采用荧光粉的彩色LED被开发出来了。 采用荧光粉来制作彩色LED有以下优点： 首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红、黄、绿、蓝、紫等不同颜色的彩色LED，但由于这些不同颜色LED的发光效率相差很大，采用荧光粉以后，可以利用某些波段LED发光效率高的优点来制备其他波段的LED，以提高该波段的发光效率。例如有些绿色波段的LED效率较低，台湾厂商利用我们提供的荧光粉制备出一种效率较高，被其称为"苹果绿"的LED用于手机背光源，取得了较好的经济效益。 其次，LED的发光波长现在还很难精确控制，因而会造成有些波长的LED得不到应用而出现浪费，例如需要制备470nm的LED时，可能制备出来的是从455nm到480nm范围很宽的LED，发光波长在两端的LED只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采用荧光粉可以将这些所谓的"废品"转化成我们所需要的颜色而得到利用。 第三，采用荧光粉以后，有些LED的光色会变得更加柔和或鲜艳，以适应不同的应用需要。当然，荧光粉在LED上最广泛的应用还是在白光领域，但由于其特殊的优点，在彩色LED 中也能得到一定的应用，但荧光粉在彩色LED上的应用还刚刚起步，需要进一步进行深入的研究和开发。
纳米材料的研究属于一种微观上的研究，纳米是一个十分小的尺度，而一些物质在纳米级别这个尺度，往往会表现出不同的特性。纳米技术就是对此类特性进行研究、控制。那么，关于纳米材料的特性及相关应用有哪些呢？下面就来为大家例举介绍一下。 一、纳米材料的特性 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来获得不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望获得新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以获得带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术获得了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千㎡，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体
积，使其更轻盈。如现在小型化了的计算机。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 二、纳米材料的相关应用 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使
LED光源的发光机理简介 现在随着LED产业供应连发展成熟，入门门槛低，大量小企业涌入，造成了LED产业过剩，并且由于企业产能利用率低，在市场上肯定竞争不过品牌大厂飞利浦(Philips)、欧司朗 (Osram)及GE，这些大厂通过垂直整合或策略联盟布局，积极占领LED主照明市场。无论是毛利率经过层层剥削或强敌环伺，因而小厂难逃巨大的市场压力。 中国具有丰富的有色金属资源，镓、铟储量丰富，占世界储量的70%-80%，这使我国发展半导体照明产业具有资源上的优势。到2010年，整个中国LED产业产值将超过1500亿元。日本则早在2002年耗费50亿日元推行白光照明，整个计划的财政预算为60亿日元。 随着LED的渗透急速增长速度，伴随着价格战将在2010年到来，因为LED不同于传统灯具与光源分开的销售模式，在这种压力下，有些企业无法兼顾产品品质与价格竞争力，可能会落入到并购或是被淘汰的命运。 2010年5月7日-12日，河南省照明学会组织照明专家及企业家一行赴日考察了日本照明现状，发现日本的LED照明现状并不尽如人意。 近年来，在照明领域最引人关注的事 件是半导体照明的兴起。20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管（LED）的关键技术，并由此开发出以荧光材料覆盖蓝光LED产生白光光源的技术。 led是LightEmittingDiode(发光二极管)的缩写。发光二极管是一种新型固态冷光源，LED的最显著特点是使用寿命长，光电转换效能高、抗震性能好、使用方便等优点，在照明系统中的应用越来越广泛。在同样照度下，LED灯的电能消耗和寿命比白炽灯和日光灯都有明显的优势。 各种白色发光方法的开发，以及新一代荧光粉的开发，已经使得LED的发光效率大幅提高，目前产业化产品已从45l m/w提高到100lm/w(到2009年，Cree公司的冷白光光效在350mA时已经超过100lm/W，而暖白光也超过75lm/W)，研究水平160lm/w，目标最高水平期望达200lm/w以上。寿命4万小时至8万小时。 一、LED光源的发光机理 与白炽灯或者气体放电灯的发光原理迥然不同。LED自发性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。 LED是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层，以及中间的由双异质结构成的有源层组成。有源层是发光区，利用外电源向PN结注入电子，在正向偏压作用下，N区的电子将向正方向扩散，进入有源层，P区的空穴也将向负方向扩散，进入有源层，电子与空穴复合时，将产生自发辐射光。LED因其使用的材料不同，其二极管内中电子、空穴所占的能阶也有所不同，能阶的高低差影响结合后光子的能量而产生不同波长光，也就是不同颜色的光，如红、橙光、黄、绿、蓝或不可见光等。 二、白光LED 白光LED的出现为越来越多的室内室外照明工程提供了白光LED半导体照明。白光LED的光效等都有了长足的进步 ，白光LED甚至已经开始挑战传统光源的地位。 目前获得白光LED主要有两个途径：第一个是通过荧光粉转换得到白光；第二个是把不同颜色的LED芯片封装到一起，多芯片混合发出白光。对于上述两种途径，根据参与混合白光的基色光源的数目，又可分为二基色体系和多基色体系。 荧光粉转换白光LED (1)二基色荧光粉转换白光LED 二基色白光LED是利用蓝光LED芯片和YAG荧光粉制成的。一般使用的蓝光芯片是InGaN芯片，另外也可以使用AlI nGaN芯片。蓝光芯片LED配YAG荧光粉方法的优点是：结构简单，成本较低，制作工艺相对简单，不过该方法也存在若干缺点，比如蓝光LED效率不够高，致使白光LED效率较低；荧光粉自身存在能量损耗；荧光粉与封装材料随着
磁性纳米材料的应用 磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米材料，既具有纳米材料所特有的性质如表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应、偶连容量高，又具有良好的磁导向性、超顺磁性类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热。基于这些特性，磁性纳米颗粒广泛应用于分离和检测等方面。 （一）生物分离 生物分离是指利用功能化磁性纳米颗粒的表面配体与受体之间的特异性相互作用（如抗原-抗体和亲和素 -生物素等）来实现对靶向性生物目标的快速分离。 传统的分离技术主要包括沉淀、离心等过程，这些纯化方法的步骤繁杂、费时长、收率低，接触有毒试剂，很难实现自动化操作。磁分离技术基于磁性纳米材料的超顺磁性，在外加磁场下纳米颗粒被磁化，一旦去掉磁场，它们将立即重新分散于溶液中。因此，可以通过外界磁场来控制磁性纳米材料的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离、蛋白质分离、核酸分离、酶分离等，具有快速、简便的特点，能够高效、可靠地捕获特定的蛋白质或其它生物大分子。此外，由于磁性纳米材料兼有纳米、磁学和类酶催化活性等特性，不仅能实现被检测物的分离与富集，而且能够使检测信号放大，具有重要的应用前景。 通常磁分离技术主要包括以下两个步骤：（ 1）将要研究的生物实体标记于磁性颗粒上；（2）利用磁性液体分离设备将被标记的生物实体分离出来。 ①细胞分离：细胞分离技术的目的是快速获得所需的目标细胞。传统的细胞分离技术主要是根据细胞的大小、形态以及密度差异进行分离，如采用微滤、超滤和超滤离心等方法。这些方法虽然操作简单，但是特异性差，而且纯度不高，制备量偏小，影响细胞活性。但是利用磁性纳米材料可以避免一定的局限性，如在磁性纳米材料表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质和外源凝结素等），利用它们与目标细胞特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对数量和种类的研究。 磁性纳米材料作为不溶性载体，在其表面上接有生物活性的吸附剂或其它配体等活性物，利用它们与目标细胞的特性结合，在外加磁场作用下将细胞分离。 温惠云等的地衣芽孢杆菌实验结果表明，磁性材料 Fe3O4 的引入对地衣芽孢杆菌的生长没有影响；Kuhara等制备了人单克隆抗体anti-hPCLP1,利用 anti-hPCLP1 修饰的磁纳米颗粒从人脐带血中成功分离了成血管细胞，PCLP1 阳性细胞分离纯度达到了 95%。 ②蛋白质分离：利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术）来分离蛋白质程序非常复杂，而磁分离技术是分离蛋白分子便捷而快速的方法。 基于在磁性粒子表面上修饰离子交换基团或亲和配基等可与目标蛋白质产生特异性吸附作用的功能基团 , 使经过表面修饰的磁性粒子在外加磁场的作用下从生物样品中快速选择性地分离目标蛋白质。 王军等采用络合剂乙二胺四乙酸二钠和硅烷偶联剂KH-550寸磁性Fe3O4粒 子进行表面修饰改性 , 并用其对天然胶乳中的蛋白质进行吸附分离。结果表明 , 乙二胺四乙酸通过化学键合牢固地结合在磁性粒子表面 , 并通过羰基与蛋白质反应, 达到降低胶乳氮含量的目的。 ③核酸分离 经典的DNA/RN分离方法有柱分离法和一些包括沉积、离心步骤的方法，这些方法的缺点是耗时多，难以自动化，不能用于分析小体积样品，分离不完全。
荧光粉发光的原理是什么 一、"荧光粉"发光的启示 为了弄清荧光粉的化学成分，我们首先想到了荧火虫的发光，荧火虫的发光原理主要有以下一系列过程。 成光蛋白质＋成光酵素含氧成光蛋白质（发出绿光） 含氧成光蛋白质＋H2O成光蛋白质 这就是荧火虫为何能持续发光，并且光亮一闪一闪的原因，值得注意的是，荧火虫所发出的绿光是一种"冷光"，其结果转化率竟达97%。 其次，我们又注意了发光塑料的发光，发光塑料主要是在普通塑料中掺进一些放射性物质，如14C、35Sr、90Sr及Na、Th和发光材料ZnS、CaS这些硫化物在放射光线的照射下，被激发而射出可见光（冷光）。 荧光粉的化学成份由模糊的硅酸盐、钨酸盐，单一的元素Ba、Sr最后深化到标准的化学式，其化学组成为： 类别 化学式 颜色 密度 红粉 Y2O3：Eu 白 5.1±0.2 绿粉 CeMgL11O19：Tb 白 4.2±0.2 蓝粉 BaMgAl10O17：Eu 白 3.7±0.2 双峰蓝粉 BaMgA10O17：（Eu、Mn） 白 3.8±0.2 上转化荧光粉，即红外线激发荧光粉的成分为： 化学组成：YErYbF3 外观：白色无机粉末 晶粒尺寸：30nm 激发波长：980nm 发光颜色：绿光 特性：透光率较高，有较高的耐溶剂、耐酸碱性能
应对荧光粉危害的几种方法 由于荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的Hg，因此其危害的主要来源就是其散发的Hg蒸气，权威资料显示： 汞蒸气达0.04至3毫克时，会使人在2至3月内慢性中毒；达1.2至8.5毫克量，会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。 汞一旦进入人体内，可很快弥散，并积累到肾、胸等组织和器官中，慢性汞中毒会导致精神失常，植物神经紊乱，急性症状常头痛、乏力、发热、口腔及消化道齿龈红肿酸痛，靡烂出血，牙齿松动等，部分皮肤红色斑、丘疹，少数肾损害，个别肾疼、胸痛，呼吸困难，紫绀等急性间质性肺炎。 汞如若保管和处置不当，还会对生态环境造成巨大危害，它以各种形态进入环境中，直接污染土壤、空气和水源，再通过食物链进入人体，危害着人们的健康生活，因此绝对不能将日光灯管碎片随处丢弃。 如果室内日光灯管碎裂了，可用碘1克/立方米加酒精后薰蒸或直接用1克/立方米碘分散于地面置8－12小时，这样挥发或升华的碘与空气中的汞生成难挥发的碘化汞（Hg+I2＝HgI2）。用以降低汞蒸气的浓度，还可用5%－10%的三氯化铁或10%的漂白粉冲洗被污染的地面。 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）在反回到基态的过程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。稀土元素原子具有丰富的电子能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性能。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要的作用。 自1973年世界发生能源危机以来，各国纷纷致力于研制节能发光材料，于是利用稀土三基色荧光材料制作荧光灯的研究应运而生。1979年荷兰菲利浦公司首先研制成功，随后投放市场，从此，各种品种规格的稀土三基色荧光灯先后问世。随着人类生活水平的不断提高，彩电已开始向大屏幕和高清晰度方向发展。稀土荧光粉在这些方面显示自己十分优越的性能，从而为人类实现彩电的大屏幕化和高清晰度提供了理想的发光材料。 稀土荧光材料与相应的非稀土荧光材料相比，其发光效率及光色等性能都更胜一筹。因此近几年稀土荧光材料的用途越来越广泛，年用量增长较快。 根据激发源的不同，稀土发光材料可分为光致发光（以紫外光或可见光激发）、阴极射线发光（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。 阴极射线发光材料—显示用荧光粉 主要用于电视机、示波器、雷达和计算机等各类荧光屏和显示器。稀土红色荧光粉（Y2O3∶Eu和Y2O2S∶Eu）用于彩色电视机荧光屏，使彩电的亮度达到了更高水平。蓝色和绿色荧光粉仍使用非稀土的荧光粉，但La2O2S∶Tb绿色荧光粉发光特性较好，有开发前景。最近彩色电视机统一使用EBU（欧州广播联盟）色，红粉为Y2O2S∶Eu。计算机不象电视机那样重视颜色的再现性，而优先考虑亮度，因而采用橙色更强的红色，Y2O2S中Eu的含量通常为5～7wt%。而彩色电视机红粉中Eu的含量约为计算机的1.5倍。
粉色荧光翡翠的呈色机理 摘要：近年来，随着国家经济的日益发展，翡翠珠宝市场也逐渐走向繁荣，翡 翠的价格日益高涨，翡翠原石的开采亦日益加剧。自2012年以来，翡翠市场中 逐渐出现了一种在紫外荧光灯下通体呈现粉色荧光的翡翠。这种翡翠的普遍特点 是价值不是很高，颗粒较粗，在40倍显微镜下明显可见颗粒，红外光谱图谱显 示为天然翡翠，仅含有轻微蜡峰，电子探针射线显微分析显示主要元素为Na、Al、Si、O，少量杂质元素Ca、Fe、Mg。研究显示，这种翡翠为天然翡翠，发荧光部 分极有可能为翡翠本身的成分，是一种紫外荧光可以发出粉色荧光的天然翡翠。 关键词：粉色荧光；翡翠；红外光谱；电子探针 The coloration mechanism of pink fluorescent jadeite Yang xiaorong1，Pan jian2 （China Cloud Union Gem & Jade Quality Inspection Research Institute，Kunming 650000） Abstract：In recent years，with the increasing development of the national economy，the jadeite jewelry market has gradually become prosperous，the price of jadeite is increasing，and the exploitation of jadeite is also increasing. Since 2012，a kind of light-colored jadeite has gradually appeared in the jadeite market，which shows pink fluorescence under ultraviolet fluorescent lamp. The common characteristic of this kind of jadeite is that its value is not very high，and its particles are relatively coarse. The coarse particles can be seen clearly under 40 time microscope. Infrared spectrum shows that it is natural jadeite with only slight wax peaks. Electron probe X-ray microanalysis shows that this kind of jadeite has the main elements Na，Al，Si，O，and a small amount of impurity elements Ca，Fe and Mg. Research shows that this kind of jadeite is natural jadeite，and the fluorescent part is very likely to be the component of jadeite itself，which is a kind of natural jadeite that can emit pink fluorescence by ultraviolet fluorescence. Key words：pink fluorescent；jadeite；infrared spectrum；electron probe X-ray. 1背景 近10年来，翡翠原料的持续开发导致翡翠资源日益减少，随着缅甸政府控制原料出口，翡翠矿石资源在市面上更加稀缺，最近市场上出现了一种在紫外荧光灯下发强粉色荧光的翡翠，初步研究应该是一种比较新型的翡翠原料。 2 样品 2.1 样品的外观特征 此次用来做测试的翡翠原料是一只翡翠手镯（如图1），此种手镯颗粒较粗，透明度不高。翡翠手镯在紫外荧光照射时通体呈现粉色荧光，由于深色部分的体色较深，粉色荧光呈 现的不明显，因此，笔者选取翡翠样品的浅色部位，经紫外荧光笔照射呈现强粉色荧光（如 图2）。
固液界面反应一水热晶化法制备二氧化锡纳米颗粒 一、简介 水热晶化法： 水热晶化法是合成无机纳米材料广泛采用的一种方法，装置简单，只需衬有聚四氟乙烯内胆的高压釜和加热设备(例如鼓风烘箱、油浴锅等)即可。在高温与溶剂自生高压的条件下，体系能够模拟自然界的成矿过程。水热晶化法的特点是适用范围广，可以用来制备各种金属氧化物、硫化物、磷酸盐等无机纳米材料。生产成本低，合成的材料纯度高，结晶度好。可以通过调节溶剂、物料配比、体系的pH值、有机添加剂等参数达到对粒径、形貌、结构的控制。 二氧化锡纳米材料的制备也常常运用水热晶化法。Chiu等人使用2-propanol 与蒸馏水作为混合溶剂，SnCl4?5H2O为锡源,在碱性条件下(pH=12)水热合成了3nm的SnO2纳米颗粒。Guo等人使用水热晶化法，通过调节SnCl4和NaOH的摩尔比，即体系的pH值，控制合成出空心微球、中空核-壳微球和纳米颗粒三种形态的二氧化锡。水热过程中，不同的结构导向剂也能控制二氧化锡的形貌结构。例如，Guo等人同样使用SnCl4玩为锡源，在CTAB模板剂的作用下，水热获得了棒状纳米二氧化锡。而Han等人换用环六亚甲基四胺作为结构导向剂，依旧使用SnCl4作为锡源，水热合成了核-壳结构的二氧化锡微球。Sun等人使用PVP(MW=30000)作为结构导向剂,并换用SnC12?2H2O作为锡源，双氧水预处理后，水热获得了蒲公英状二氧化锡。 在各种结构导向剂中，油酸分子由于能在颗粒表面选择性吸附，从而可以有效地引导各种结构的形成，并对纳米微粒起到稳定保护作用。 固液界面反应： 在纳米材料的制备过程中，通常会发生氧化、水解、沉淀等各种化学反应。利用在两相界面发生的化学反应来控制材料的合成引起了一定的关注。Kang等人利用水相与油相界面Sn2+的氧化反应制备出了不同粒径大小的二氧化锡纳米材料。由于水-油界面的存在，产物的结晶度比较高，尺寸分布也较窄。Deng等人使用PVP(MW=30000)作为保护试剂，乙二胺作为催化剂，过氧化氢作为氧化剂，室温下，利用单质锡块与水的界面发生的氧化反应，获得了由约3.8nm的纳米晶自组装形成的纳米球。纳米球的直径约为30nm，且具有良好的分散性。Wang 等人基于liquid-solid-solution(LSS)相转移原理合成了一系列纳米材料,其实也利用了界面间的化学反应。在这些利用界面反应控制纳米材料合成的文献中，有些纳米材料的制备其实也运用了水热晶化过程，综合利用了界面反应与水热晶化两者在材料控制合成方面的优势。 金属油酸盐是一种合成无机纳米材料比较理想的有机前驱物，它不能溶解于水或一些低碳醇(如乙醇)中，而会形成固液界面相。对于油酸锡而言，它又易发生水解反应。所以在本章中使用油酸锡作为锡源，利用固液界面反应-水热晶化过程来制备二氧化锡纳米材料。并且在油酸锡的水解过程中，可生成目前较受关注的油酸表面修饰结构导向剂。 二、实验步骤 所有原料均未作任何纯化处理，直接使用。首先，10mL去离子水中溶解
荧光粉合成方法研究 1 研究背景 (1) 2 荧光粉合成方法 (1) 3 稀土元素及其发光性质 (3) 4荧光粉发光机理 (3) 1 研究背景 白光LED因其具有工作电压低、发光响应快、耗电量少、体积小、寿命长、性能稳定、耐震性强等优点，目前以广泛应用于显示屏、灯饰、光源及检测、医学、化学、生物等领域。此外，随着全球环境的恶化、能源的枯竭、资源的紧缺，这种兼备诸多优点的白光LED更引起了各国政府和众多公司的高度重视。 白光是一种复合光，人眼可视范围的白光需要至少两种波长以上光组合而成。白光LED一般可以分为以下三类：荧光转换型、多芯片组合型，单芯片多量子阱型。从目前的发展趋势、可行性、使用性和商品化方面考虑，荧光转换型更具有一定的优势。至今，采用蓝光、紫光或UV-LED配合荧光粉的技术已经相对成熟。但用于LED的红色荧光粉仍然存在发光强度低、不稳定、光衰大等缺点，从而导致显色指数不高、寿命短等问题，一种更为理想的红色荧光粉还有待研发。 2 荧光粉合成方法 目前工业上荧光粉的制备大多采用高温固相法，但该方法反应温度高、反应时间长，团聚现象严重，难以获得粒径较小、分散性好的荧光粉体。此外，煅烧后产物结团块严重，需机械研磨，从而导致荧光粉晶粒产生晶型缺陷，增加无辐射发光中心，也可能在晶体表面形成一层无定型不发光薄膜，很大程度上降低了荧光粉的发光效率。所以，这些问题的解决还需要更做更多的研究。众所周知，合成方法对荧光粉的理化性能影响很大，目前人们常用的制备方法有：高温固相法、溶胶凝胶法、微波辐射法、燃烧法、水热合成法、喷雾热解法和化学共沉淀法等。 ①高温固相法：目前为止，荧光粉的合成使用最多的方法就是高温固相法。它是将合成物质的原料按一定化学计量比进行称量，往往一并加入定量的助溶剂、电荷补偿剂充分混合研磨均匀，然后在一定的条件(如温度、时间等)下进行焙烧而得的产品，再经粉碎、过筛等处理即可得所需产物。此方法在原料配比、条件控制、助溶剂选择等诸多方面已日趋成熟，容易实现粉体的批量生产，也因此得到广泛的应用。但是，高温固相法制备的荧光粉团聚严重、颗粒粗大，机械研磨时容易引入杂质、破坏晶型，以致降低发光效率。
纳米材料的特性和应用 摘要本文简要介绍了纳米材料的分类及特性，并对纳米材料在化工、生物医学、环境、食品等领域的应用进行了综述，最后对纳米材料的发展趋势进行了展望。关键词纳米材料；分类；特性；应用；发展 1 引言 有科学家预言, 在21 世纪纳米材料将是“最有前途的材料”, 纳米技术甚至会超过计算机和基因学, 成为“决定性技术”。国际纳米结构材料会议于1992 年开始召开(两年一届) , 并且目前已有数种与纳米材料密切相关的国际期刊。德国科学技术部预测到2010 年纳米技术市场为14 400 亿美元, 美国政府自2000 年 克林顿总统启动国家纳米计划以来, 已经为纳米技术投资了大约20 亿美元。同时, 欧盟在2002～2006 年期间将向纳米技术投资10 多亿美元。日本2002 年的纳米技术开支已经从1997 年的1. 20 亿美元提高到7. 50 亿美元。 2 纳米材料及其分类 纳米材料（nano- material）又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。粒子尺寸范围在1-100 nm 之间，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度计，将纳米材料大致可分成四种类型，即零维的纳米粉末（颗粒和原子团簇）、一维的纳米纤维（管）、二维的纳米膜、三维的纳米块体。 3 纳米材料的特性1 3.1 小尺寸效应 当纳米晶粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时, 周期性的边界条件将被破坏, 使其磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通粒子相比都有很大变化。如银的熔点约为900℃, 而纳米银粉熔点仅为100℃, 一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%～50%。 3.2 表面效应 纳米晶粒表面原子数和总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质变化。纳米晶粒的减小, 导致其表面热、表面能及表面结合能都迅速增大, 致使它表现出很高的活性,如日本帝国化工公司生产的T iO2平均粒径为15 nm , 比
发光银纳米团簇的合成及发光机理研究 发光金属纳米团簇是近几年才发展起来的一类新物质。近年来,科研工作者发现化学合成的金、银、铜、铂等纳米结构小于一定尺寸(一般为2 nnm)可能具有强烈的发光特性。 由于发光金属纳米团簇在生物探针、细胞成像、化学催化等多个方面具有广泛的应用前景,所以吸引了广大科研工作者的兴趣。但是到目前为止,此方面的研究主要集中在新型发光金属纳米团簇的合成及应用,对其发光机理方面的研究相对较少。 目前已有的理论并不能完全解释发光金属纳米团簇荧光发射的原因。针对此问题,在本论文中我们首先使用紫外光照还原法制备了尺寸介于2-5nnm之间,粒径分布均匀,发光波长位于650nm附近的发光银纳米团簇。 并采用此模型研究了银纳米团簇的发光机理。通过实验,我们发现制备过程中COO-:Ag+比例、pH值等参数的变化会对样品435nm以及505nnm两吸收峰的强度产生影响,但对两吸收峰位置没有影响。 所以,我们认为纳米团簇的吸收峰位置并不是由于银核中原子数目决定的。我们建议435nm的吸收峰是由于形成的Ag(0)核中的等离子共振引起的。 这与直径为几十到几百纳米量级的Ag纳米颗粒在400nm左右的表面等离子共振吸收峰非常接近。而505nmm处吸收峰则是由于配体上的COO-中氧原子上的电子转移到银离子后再转移到中心银原子上引起的(Ligand-Metal-Metal Charge Transfer: LMMCT).因为其发光波长一直位于650nm附近并不随制备参数的改变而改变,所以我们认为团簇中原子数目的变化对其发光波长的影响较小。 同时,我们还研究了模板剂类型对银纳米团簇的生成以及荧光发射性质的影