长余辉发光材料制备技术进展及应用
摘要：综述了长余辉发光材料的性能，以及长余辉发光材料的发光机理，着重介绍了高温固相反应法、燃烧法、水热合成法、溶胶－凝胶法、共沉淀法、微波法等制备方法，最后举例说明了长余辉发光材料在各行各业中的应用。
Abstract:Review the long afterlow luminescence materials performance,as well as long persistence luminescent materials luminescent mechanism.Mainly introduces high temperature solid phase method, combustion method, hydrothermal synthesis method, sol－gel method, coprecipitation method, microwave method and preparation methods.Finally, an example is given to illustrate the long afterlow luminescence materials in the application of all walks of life.
1、引言：
当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后，只要该物质不会因此而发生化学变化，它总要恢复到原来的平衡状态。在这个过程中，一部分多余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可见光或近可见光的电磁波形式发射出来的，就称为发光现象。主要类型有：光致发光、电致发光、阴极射线发光、X射线及高能粒子发光、化学发光和生物发光等。[1]而长余辉发光材料又叫蓄能发光材料，是光致发光的一种。它能在外界光源照射的情况下储存能量，然后在激发光停止辐射后，持续地将这部分能量以光的形式释放出来。
2、各种长余辉发光材料的性能的比较
同硫化物体系相比，氧化物体系长余辉发光材料具有如下特点：
(1)发光效率高
多铝酸盐发光材料在可见光区具有较高的量子效率，尤其一些灯用发光材料其量子效率达到了90％以上[2，3]，充分显示出这类荧光体在电光源及可见光显示领域的应用前景。
(2)余辉时间长
对于硫化物体系，发光余辉一般为3～5h。目前在氧化物体系中磷光体余辉最长的是Eu2+激活的碱土铝酸盐，其发光亮度达到人眼可辨认水平的时间可达2000min以上。
(3)化学性质稳定
由于多铝酸盐氧化物体系特殊的组成和结构，因而这类磷光体能够耐酸耐碱耐候耐辐射。抗氧化性和紫外线强，材料的寿命长，可以长期在空气和一些特殊的环境下使用，同时由于这类材料化学性质稳定，因此还具有荧光猝灭温度高的特点。
(4)没有放射性危害
由于在硫化物体系中要通过添加CO等放射性元素提高其发光强度和余辉时间,因而对人体和环境具有危害性，在氧化物体系中不需添加这类元素，因此氧化物体系长余辉发光材料对人体和环境十分安全。
3、长余辉发光材料的发光机理
材料在受激停止后继续发出
的光称为余辉。余辉持续的时间称为余辉时间，小于1 μs 的余辉称作超短余辉，1-10μs 间的称为短余辉，10μs-1ms 间的称为中短余辉，1-100ms 间的称为
中余辉，100ms-1s 间的称为长余辉，大于1s 的称为超长余辉。[4]
其具体机理如下：激活剂（施
主）被掺入基质后，在禁带中靠近导带的位置形成一系列杂质能级，对在导带运动的电子起陷阱作用，电子可能在陷阱中停留很长的时间，只有在外力作用下才会被释放；在光子的激发下，电子从激活剂基态跃迁到激发态（过程1）；若电子直接返回基态能级即产生瞬时发光现象（过程2），就是荧光发射；光激发还会使一些电子跃迁到导带上（过程3），并被限制在陷阱中（过程4）；如果处于能级陷阱中的电子得到足够的能量E ，它们就会从陷阱中释放出来（过程5），这是，它们可能是被陷阱重新俘获，也可能是通过导带跃迁到激活剂基态（过程6），与发光中心复合，引起长时间的发光即余辉。
4、长余辉发光材料的制备方法
4.1 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。刚开始制备时需要很高的灼烧温度, 后来发现通过添加助熔剂如P 2O 5、B 2O 3或两者的
混合物可以降低灼烧温度。
4.2 燃烧法
该方法是用硝酸盐和有机还原剂的混合水溶液在较低的温度下燃烧, 通过发生氧化还原反应来制备长余辉发光材料。
4.3 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) 。反应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。Kutty 等[ 5]利用水热合成法成功地合成了长余辉发光材料。研究表明, 该方法的优点是合成条件温和, 体系稳定, 粉料晶粒发育完整, 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。
4.4 溶胶－凝胶法
溶胶－凝胶法的基本原理是将无机盐以及金属醇盐或其他有机盐溶解在水或有机溶剂中形成均匀的溶液，溶液中的溶质与溶剂产生水解、醇解或整合反应，生成纳米级的离子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶，凝胶经过干燥、热处理等过程得到产物。由于先驱体的混合是在溶液中进行，从而使反应物达到分子、原子级的均匀混合。因此，溶胶－凝胶法和高温固相反应法相比较，易于获激活剂基态 电子陷阱
激发态 2
3
7 6 5 4 1 价带 导带
得纯相产品且产品均匀性好，粒径较小，同时反应温度也比高温固相反应法的温度低。[6]
4.5 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-、
C 2O
4
2-、CO
3
2-)，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。沉淀物经洗涤、过滤后再经加热，进行分解而制成高纯度超细粉体。
4.5 微波法
微波法是近年来迅速发展的一种新合成方法,，其过程是按一定比例称取原料，加入一定量的激活剂和掺杂剂，在玛瑙研钵中充分研磨，装入小刚玉坩埚，压实，盖严后放入另一大坩埚内，夹层填充碳粒作还原剂，置于微波炉内加热一定时间，冷却后即得长余辉发光材料。
5、长余辉发光材料的应用前景
90年代发现和发展起来的铝酸盐体系长余辉发光材料是一类重要的新型能源材料和节能材料。目前对于Eu2+激活的碱土铝酸盐长余辉发光材料的研究仍然十分活跃，其材料及相关的发光品种已经工业化和商品化。
5.1涂料工业中的应用
将新型稀土夜光粉与树脂、助剂以及溶剂等混合反应后可以制成发光涂料或发光漆，如水性丙烯酸类发光涂料，聚氨酯夜光公路行车道漆，丙烯酸发光金属漆等。这些发光涂料可以用于安全标识、伪造、室内装潢、广告招牌、工艺美术等行业领域。
5.2发光陶瓷制品
发光陶瓷制品品种繁多(如:发光地砖、发光大理石等)，发光颜色多种多样，适用于家居卫生间、厨房、客厅地面的装修镶嵌。既美化家居，在夜晚给家居房间带来美丽神奇的发光效果，也方便人们夜晚在房间活动，避免受到意外的伤害。
5.3纺织工业中的应用
长余辉发光材料在纺织工业中的应用，主要是用来生产一些需要有夜间指示作用的服饰，其中以制服最为常见。比如：消防服、各种不同的夜光背心、普通的夜光服等。
5.4铁路、船舶、航空、公路等交通运输领城
长余辉发光标志可广泛应用于各交通运输设施，尤其可用于船舶紧急疏散通道标识系统、楼梯标识、标志线、走廊、墙标地面上的标示、甲板方向、救生艇等标示及救生服装、救生器材、消防设施、设备等，用以指引入们在意外发生时及时逃离船舱到达安全集结区域。对平缓交通、提高道路通行能力、减少交通事故、防止交通堵塞等起到很有利的作用。
6、结语：
近年来长余辉发光材料得到了飞速的发展，而且长余辉发光材料因其优良的发光性能和无毒、无辐射特性, 也越来越受到人们的重视。研究人员也在不断研究新的长余辉发光材料的制备方法, 希望提高材料的发光性能和获得传统制备技术无法得到的发光材料。相信通过大量的研究工作，随着原有合成方法的进一步改进和完善，新的制备技术不断出现，长余辉发光材料的应用领域会更加广阔。
参考文献：
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[5]Kutty T R N, Jagannathan R Luminecenceof Eu2+in strontiumaluminates prepared by thehydrothermal method [J].Mater ResBull, 1990, 25: 1355~1357
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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
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 来源：本站原创日期：2009-01-16 加入收藏 1 稀土发光材料发展年表 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。30多年来，我国稀土发光及材料科学技术的研发在各级领导和部门关心下从起步和跟踪走向自主发展；稀土荧光体（粉）生产从零开始，已形成一个新的产业。 20世纪60年代是稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展的划时代和转折点。三价稀土离子发光的光学光谱学、晶体场理论等基础研究日益深入和完善。1964年，高效YVO4∶Eu和Y2O3∶Eu红色荧光粉和1968年Y2O2S∶Eu红色荧光粉的发明，并很快被应用于彩色电视显象管（CRT）中。步入70年代，无论是基础研究，还是新材料研制及其开发应用进入迅速发展时期。 在20世纪70年代以前，我国稀土发光及材料科学和技术并没有形成，仅中科院物理所对CaS和SrS体系中掺Eu、Sm、Ce离子的红外磷光体的光致发光性能，以及在ZnS∶Cu或Mn的电致发光材料中某些稀土离子作为掺杂剂对性能影响进行少量的研究。所用稀土材料全部进口，价格比黄金还贵。 20世纪70年代中科院长春物理所抓住机遇，将这一时期国际上大量的新科研成果引入翻译出版向全国介绍，起"催化剂"作用；同时有一批从事稀土分离的化学科技工作者也纷纷转入从事稀土发光及材料科研和开发工作，加之彩电荧光粉会战，使这一新兴学科在我国正式起步并不断发展。 20世纪60和70年代国际稀土发光材料发展和我国稀土冶炼及分离工业崛起，许多单位跟踪国际上已有成效的工作，纷纷开展稀土离子发光性能研究，以及许多不同用途、不同体系的稀土发光功能材料的研发工作，这里特别应指出的彩电荧光粉成为全国会战任务。 根据当时国内外发展，1973年国家计委下达彩电荧光粉全国会战任务，由中科院长春物理所任组长单位，组织北京大学、北京有色金属研究总院、南京华东电子管厂、北京化工
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l 设为首页 l 加入收藏 l 联系我们 飞达光学网光学技术光纤通讯 激光技术 光电技术 技术动态 产业新闻 实用查询 软件下 飞达光学网： 技术文章 / 光学技术 / 光学理论 / 稀土发光材料 稀土发光材料 2004-04-15 飞达光学网 人气: 1633 【字体：大 中 小】 稀土发光材料 自古以来，人类就喜欢光明而害怕黑暗，梦想能随意地控制光，现在我们已开发出很多实用的发光材料。在这些发光材料中，稀土元素起的作用很大，稀土的作用远远超过其它元素。 一、稀土发光材料 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。 站内搜索 高标题 ×?ê????? ??ê??ˉì? 2úòμD??? ?óòμììμ? 光学技术 光学理论 光学工艺 光学设计 薄膜技术 光存储技术 光纤通讯 光通讯基础理 光纤技术 光器件 光网络 激光技术 理论研究 激光器件 激光加工 激光应用 光学军事应用 光电技术 红外与夜视 光电显示 光机电一体化 自动控制 电子技术 其它相关 光学软件/软件 电子资源 物理基础
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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/e52413828.html,/Periodical_ydysg201201028.aspx
2009届应用化工技术专业毕业设计（论文） 题目：稀土配合物发光材料的制备班级：化工0 9 0 2 姓名：汤孟波 学号： 200900232028 指导老师：邢静 完成时间： 2012 年 6 月
前言 由于稀土离子具有特殊的4f电子组态能级、4f5d能级及电荷转移带结构,使稀土发光材料已经成为信息显示、绿色照明工程光电子等领域的支柱材料。稀土发光材料可分为光致发光(以紫外光或可见光激发)、阴级射线发光(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。与非稀土荧光材料相比,稀土荧光材料其发光效率及光色等性能都更胜一筹。近年来,稀土发光材料的应用得到了迅猛发展,被广泛用于终端显示、光电子器件及激光技术领域。基于稀土离子4f电子跃迁的电子学、光学等充满前景的独特性质与纳米材料特性相结合,使具有表面特性和量子尺寸效应的稀土纳米复合发光材料是很有前景的一类功能材料[1]。本文将以氧化钇稀土制备为例，介绍稀土发光材料的制备过程。 摘要 稀土发光材料在照明、阴极射线光管和场发射等领域已得到广泛的应用；在节能灯、三基色、荧光粉、发光二极管灯、平面无汞荧光灯节能照明领域拥有无限广阔前景。文章重点论述了稀土——氧化钇用离子交换法和萃取法的制备和其各自特点与稀土的应用。 关键字：稀土氧化钇萃取离子交换
目录 第一章氧化钇的生产方法 1.1萃取法 (3) 1.1.1萃取法的工艺体系分类 (3) 1.1.2萃取法的工艺流程图 (5) 1.1.3有机相准备 (5) 1.1.4除杂 (7) 1.1.5萃取 (7) 1.1.6二步萃取 (8) 1.2离子交换法 (8) 1.2.1准备 (9) 1.2.2交换 (10) 1.2.3淋洗 (10) 1.2.4沉淀 (11) 1.2.5树脂再生 (11) 第二章产品质量标准 2.1产品质量标准（参考标准） (12) 第三章氧化钇的应用 3.2氧化钇的应用 (13) 参考文献 (15)
稀土掺杂纳米发光材料的研究进展 姓名：雷强强学号：5901210080 班级：机电学院材成102班 中文摘要：稀土发光材料,具有荧光寿命较长,谱线强度较低、呈线状等特点,因而在照和明显示方面获得广泛的应用。同时,由于它们在近红外区的激光有许多可透过大气和光纤,从而在激光防伪,太阳能电池,测距和光通讯等方面获得应用。论文主要围绕“稀土掺杂发光纳米材料纳米发展”开展研究工作。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结构与性能之间的关系。光谱学的研究主要集中在发射光谱、发光强度、荧光寿命和浓度猝灭等方面。并对该类材料的应用及发展前景进行了探讨及展望。 关键词: 纳米;稀土;发光材料 1.引言 纳米材料[1] 稀土发光纳米材料[2] 应用前景及展望[3] 1.1纳米发展小史 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。 1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/ 6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 1.1.1什么是纳米材料 纳米材料通常被定义为组成相或晶粒结构控制在小于100nm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100nm以下。纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。 2.稀土发光纳米材料简介 稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质，使稀土发光材料被广泛应用于发光、显示、光信息传递、太阳能光电转换、X射线影像、激光、闪烁体及飞点扫描等领域。据统计，稀土发光新材料中稀土的总用量不及稀土消耗量的4％，但其产值却占稀土市场总销售额的41％，是稀土行业最热门的行业[1]。纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1～lOOnm的发光材料，对其研究始于最近几年由于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
稀土发光的第一性原理研究 摘要：稀土发光材料在生物检测技术、照明、固体激光等领域具有好的应用前景，故掺杂C e3+离子发光材料得到广泛的关注，且在实验和理论研究领域备受青睐。在此详细介绍了对电荷补偿的C e3+离子掺杂光学材料进行的第一性原理计算研究工作。本文从介绍稀土知识及其研究工作的背景，并且介绍了密度泛函理论和基本计算软件，最后详细地给出了稀土发光的第一性原理计算的工作。 关键词：第一性原理；NaF：Ce3+离子；4f→5d跃迁；电荷补偿； First-Principles Study on Rare Earth Luminescence Abstract：Rare earth luminescence has wide applications in biological detection technology, lighting, solid laser, and so on. Ce-doped luminescent materials have received intensive attention by experimental and theoretical researchers. We have presented ?rst-principles investigations for cerium-doped luminescent materials with local charge compensators. This thesis first introduces the knowledge of rare earth and its background. Then the density functional theory and the computational programs are briefly described. Finally ?rst-principles results on Ce-doped NaF crystal are presented in detail. Keywords: first-principles; NaF; Ce3+ ion; 4f→5d transitions; charge compensation;
论文题目：稀土发光材料的特点及应用课程名称：材料化学 专业名称：应用化学 学号：1109341028 姓名：王海鱼 成绩： 2013年11月18日
稀土发光材料的特点及应用 摘要: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。 关键字:光至发光材料荧光应用 Abstract: light is the object to absorb energy into the process of optical radiation. When the material is light, such as the applied electric field or electron beam bombardment, excited, absorb energy, in the excited state, the transition to the ground state of the process,to absorb the energy released by the form of light or heat. If this part of the energy is radiated electromagnetic wave in the form of light, is light. Keywords: photoluminescence material fluorescence application 前言: 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。发光材料分永久性发光材料（放射性辐射激发）和外加能量激发而发光如光激发、电场激发、阴极射线激发、X射线激发等的材料。光致发光材料又称超余辉的蓄光材料。它是一种性能优良，无需任何电源就能自行发光的材料。 1.稀土发光材料的发展 1960 年首次发现用掺衫的氟化物 CaF 2 : Sm2+可以输出激光脉冲,这是稀土发光材的问世?在 1964 年,国际上稀土分离技术得到突破,导致了高效红色荧光粉 YVO 4: Eu3+和 Y 2 O 3 : Eu3+的发明,同年美国用 YVO 4 : Eu3+作红色荧光材料的新型彩色 电视机问世?紧接着,1968 年又发明另一种高效的 Y 2O 2 S: Eu3+红色荧光粉?尽管 它们昂贵,但很快被应用于 CTR 彩色电视中,使彩电发生了质的变化?与此同时,科学家们还进行着三价稀土离子的 4f - 4f 能级跃迁?4f 和 5d 能态及电荷转移态的基础研究工作:完成了三价稀土离子位于5000 cm-1以下的4f电子组态能级的能量位置的基础研究工作,所有三价稀土离子的发光和激光均起源于这些能级?因此可以说上世纪是 60 年代是稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展的划时代和转折点?有了 60 年代的研究基础和工业基础,步入 70 年代,无论是基础研究还是新材料研制及其开发应用多进入了百花齐放的时期?如 70 年代初,由 Koedam M等人通过对人眼色觉的研究,从理论上推出: 如果将蓝?绿?红(波长分别为 440nm?545 nm?610 nm)三种窄波长范围发射的荧光粉按一定比例混合,可制成高效率?高显色性荧光灯?1974 年,荷兰菲利蒲公司的 Jversgetn JM 等先后合成了稀土绿粉(Ce,Tb)MgAl 11O 9 ?蓝粉(Ba,Mg,Eu) 3 Al 16 O27和红粉 YO3: