稀土掺杂氟化物的水热合成及其发光性能的研究

稀土掺杂材料实验技术的制备与性能表征方法近年来，稀土掺杂材料成为研究热点领域。

稀土元素具有特殊的电子结构和磁性质，被广泛应用于光电子、材料科学和生物医学等领域。

本文将介绍稀土掺杂材料的制备方法及性能表征方法，以及其应用前景。

一、制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的稀土掺杂材料制备方法。

首先，将稀土离子与溶剂（如乙醇）中的金属离子进行配位，形成溶胶。

随后，通过加入适当的沉淀剂将溶胶转化为凝胶状态。

最后，通过热处理或其他方法将凝胶转化为稀土掺杂材料。

该方法具有成本低、制备周期短的优点，适用于大规模生产。

2. 水热法水热法是一种基于水热反应原理的制备方法。

将稀土盐溶液与适当的反应物在高温高压条件下反应，生成稀土掺杂材料。

水热法可以控制材料的晶粒尺寸和形貌，对于制备纳米级稀土掺杂材料具有独特优势。

此外，水热法还适用于制备多相复合材料和纳米复合材料。

3. 气相沉积法气相沉积法是一种将气态前驱体转化为固态材料的制备方法。

通过让稀土化合物蒸发或分解，在一定的工艺参数下，将蒸汽沉积在基底上形成稀土掺杂材料。

气相沉积法具有高纯度、均匀性好、可控性强的优点，适用于制备薄膜和微纳结构材料。

二、性能表征方法1. 结构表征结构表征是研究稀土掺杂材料的重要手段。

X射线衍射（XRD）技术可以获取材料的晶体结构信息，确定晶胞参数和晶体结构类型。

扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）可以观察材料的形貌和微观结构。

高分辨透射电子显微镜（HRTEM）可以进一步观察纳米级材料的晶体结构和晶界缺陷。

2. 光学性能表征光学性能表征是评估稀土掺杂材料的重要方法之一。

紫外-可见-近红外吸收光谱（UV-Vis-NIR）可以测量材料在可见光和近红外波段的吸收与透过能力，了解其电子能级结构和带隙大小。

荧光光谱可以测量材料在激发光照射下的发光特性，根据发光强度和发光波长分析材料的荧光性能。

3. 磁学性能表征磁学性能表征是评估稀土掺杂材料磁性质的重要方法。

稀土氟化物材料的结构与性能研究引言稀土氟化物材料由稀土元素和氟原子组成，具有独特的结构和性能特点。

近年来，随着科学技术的发展，稀土氟化物材料的研究逐渐引起了人们的关注。

本文将探讨稀土氟化物材料的结构及其对材料性能的影响。

结构特点稀土氟化物材料的结构特点主要包括以下几个方面：1.离子性晶体结构：稀土氟化物材料一般具有离子键结构，即稀土离子和氟离子通过电荷吸引力相互结合。

这种结构使得稀土氟化物材料具有较高的硬度和热稳定性。

2.多晶结构：稀土氟化物材料通常呈多晶结构，晶粒之间通过晶界相互连接。

晶粒尺寸和晶界性质对材料的性能起着重要的影响。

3.氟离子填充：稀土氟化物材料的氟离子常常填充在稀土离子和氧离子之间的空隙中，从而改变了材料的离子间距离和晶格参数。

氟离子的填充对材料的导电性、光学性能等具有重要影响。

影响因素稀土氟化物材料的结构与性能之间存在着密切的关联，以下是一些常见的影响因素：1.稀土元素：不同的稀土元素具有不同的离子半径和电子构型，导致稀土氟化物材料的结构和性能差异。

例如，镧系元素的离子半径较小，稀土氟化物材料具有更紧密的结构和更高的热稳定性。

2.氟离子含量：稀土氟化物材料的氟离子含量对其晶体结构和电子结构影响很大。

适量的氟离子填充可以提高材料的导电性和光学性能，但过高的含量会破坏晶体结构。

3.结晶方式：稀土氟化物材料的结晶方式直接影响晶粒尺寸和晶界性质。

不同的结晶方式会导致材料的晶体结构和性能差异。

4.添加剂：通过添加适量的特定元素或离子，可以改变稀土氟化物材料的结构和性能。

例如，添加氧化物可以提高材料的光学性能，添加金属元素可以改变材料的导电性。

应用领域稀土氟化物材料由于其特殊的结构和性能，在许多领域都具有广泛的应用：1.光学材料：稀土氟化物材料具有良好的透明性和光学性能，在激光技术、光纤通信等领域有广泛的应用。

2.电子材料：稀土氟化物材料具有较高的导电性和电化学性能，可用于电池、超级电容器等电子器件中。

稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究1.引言发光材料是一类在外界激发下能够发出可见光的材料，其在照明、显示、激光、生物医学等领域具有广泛的应用。

稀土元素作为一类特殊的元素，在发光材料中扮演着重要的角色。

本文将探讨稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究。

2.稀土元素在发光材料中的应用稀土元素具有较高的原子序数和复杂的能级结构，使其在发光材料中具有独特的发光性能。

稀土元素常被用于制备荧光粉、磷光体、荧光玻璃等发光材料。

以镝、钬、铒、钆等为代表的稀土元素在不同的发光材料中展现出不同的发光行为，例如镝离子表现出红色荧光、钬离子表现出蓝色荧光等。

通过调控稀土元素的掺杂浓度、晶体结构等因素，可以实现针对性地调节发光颜色和发光强度，满足不同应用领域的需求。

3.稀土元素发光性能研究稀土元素发光性能的研究是深入了解其在发光材料中的作用机制和性能表现的关键。

研究表明，稀土元素的发光性能受多种因素影响，包括晶体结构、掺杂浓度、激发光源等。

例如，通过增加稀土元素的掺杂浓度，可以提高发光材料的发光效率和色纯度；通过选择合适的晶体结构，可以改善发光材料的光学性能；通过设计合适的激发光源，可以实现更高强度的发光效果。

此外，稀土元素的能级结构和跃迁规律也对发光性能起着决定性的作用，深入研究这些规律对于提升发光材料性能具有重要意义。

4.稀土元素的应用案例稀土元素在发光材料中的应用案例丰富多样，涉及照明、显示、激光等多个领域。

以镝为例，其在LED照明中的应用已经成为主流。

镝离子作为红色荧光发射剂，可以实现LED的白光变色效果，提高照明品质；钆和铒等稀土元素在激光器件中的应用也取得了显著的效果，为激光技术的发展提供了关键支持。

随着稀土元素在发光材料中的研究不断深入，其应用领域将进一步拓展，为科技发展和产业升级注入新动力。

5.结论稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究具有重要意义，对于推动发光材料技术的发展具有深远影响。

文献综述课题名称：掺杂的稀土发光材料的研究课题类型：工程设计姓名：学号：学院：专业：年级：级指导教师：2011年12月30日掺杂的稀土发光材料的研究中文摘要简述掺杂稀土发光材料的发展进程及趋势,掺杂稀土三基色发光荧光粉的发现及对其组成､技术现状､还需重大突破的问题和技术研究发展方向｡对阴极射线管荧光粉的兴起和衰落作了简单描述,阐述了稀土与有机和无机化合物掺杂形成发光材料的制作工艺,分析稀土掺杂浓度与稀土发光强弱的的关系｡重点介绍氟化物转换发光材料方面的研究,如用水热法合成不同掺杂浓度Er3+ ､Tm3+ 和Yb3+ 的YLiF4 材料并研究Er3+ ､Tm3+ 和Yb3+ 在材料中的光吸收,同时在980 nm 红外光激发下样品的上转换发光特性｡利用正己醇或正己烷制成W/O微乳反胶团体系制备Gd2o3:Yb,Er上转换材料,在980nm 的红外光激发下,改变掺杂元素Yb和Er的比例,观察发现氧化物粉体发射出绿色和红色比例的上转换荧光,并分析其发生的原因｡而后对掺杂稀土发光材料国内外研究成果进行综述,简述了它几个研究应用方向,还需突破的问题｡关键词：掺杂的稀土发光材料稀土荧光粉三基色荧光粉 Er3+ Yb 3+ 转换发光材料氟化物THE RESERCH OF RARE EARTH LUMINESCENTMATERILSAbstractAn understanding of the history and development of a technology can be a tremendous aid in properly utilizing it for a given application. a brief history and overview is given for the rare earth luminescent materials tell the rare earth luminescent material research present situation,the rare earth luminescent material research progress,the rare earth luminescent material application,the rare earth luminescent material future forecasts several aspects to carry on the summary to the rare earth luminescent matenal.the rare earth luminescent material widely applies in the illumination,demonstration and examines three big domains,has formed the very big industrial production and the expense market scale,and forward emerging domain development.Key words: the rare earth luminescent material present situation apply future forecasts一、课题国内外现状自从1964年美国发明高效YVO4∶Eu和Y2O3∶Eu红色荧光粉和1968年Y2O2S∶Eu红色荧光粉[1，2]，并很快应用于彩色电视显象管（CRT）中，对稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展发生划时代的转折点。

hof的荧光机制
HoF（Holmium Fluoride）作为一种稀土氟化物，其在荧光材料中的发光机制主要涉及以下方面：
1、激发过程：
当HoF3受到外部能量（如紫外线或蓝光）照射时，Ho3+离子的电子从基态能级被激发到更高的激发态能级。

这是因为稀土离子具有丰富的能级结构，尤其在4f轨道上有多个分立的能级，这些能级间的跃迁通常对应着特定波长的光吸收。

2、荧光发射：
被激发到高能级的电子不稳定，会迅速通过非辐射弛豫（例如振动弛豫）或辐射跃迁回到低能级。

当它通过辐射跃迁回到较低能级时，会释放出能量，表现为可见光范围内的荧光发射。

Ho3+离子在SrS晶体基质中可能产生多色荧光，这是因为不同能级间跃迁对应的发射波长不同。

3、电致发光：
在某些条件下，如在SrS:HoF3薄膜中，当施加电场时，载流子注入和复合可以导致Ho3+离子的激发，进而发出荧光，这就是电致发光的过程。

在这种情况下，电子与空穴复合产生的能量可被Ho3+离子捕获并转换为光子发射出来。

综上所述，HoF3在SrS基质或其他适当基质中的荧光机制涉及到激发、内部转换以及随后的辐射跃迁等多个步骤，最终形成荧光信号输出。

在实际应用中，这种荧光性质常被用于开发高性能的发光器件和光学材料。

水热合成三棱柱形Y203：Eu及发光性质研究张曼【摘要】稀土化合物由于其独特的4f层电子结构和电子转移的多种方式，从而使之具有独特的光、电、磁学性质，稀土纳米材料的合成研究已成为当前纳米材料研究领域的重要课题．在本篇论文中主要采用水热法合成纳米微粒．将密闭反应器置于水溶液中进行加热，使反应体系中产生一个高温高压的环境，从而合成三棱柱形Y2O3：Eu．然后，通过X-粉末衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和荧光光谱（PL）对产品物相结构、形貌和荧光性能进行了表征，同时对比不同沉淀剂、pH值、反应物的浓度对Y2O3：Eu的影响．结果表明：用氨水将Y2O3：Eu的pH调为8时，生成物形貌独特，为三棱柱形，直径约为1微米，长约2微米，该产品的发射光谱发生蓝移，激发光谱发生红移．【期刊名称】《赤峰学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)015【总页数】4页(P30-33)【关键词】水热法;Y203：Eu;发光性质【作者】张曼【作者单位】赤峰学院化学化工学院,内蒙古赤峰024000【正文语种】中文【中图分类】O743.2纳米材料通常是指由l～l00nm之间的粒子组成的材料，由于其介观效应而表现出独特的物理化学性质，如量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，使纳米材料具有不同于常规固体的性能特点，80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注.它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇，因此纳米材料的应用前景十分广阔.稀土元素由于其独特的4f层电子结构和电子转移的多种方式，从而使之具有独特的光、电、磁学性质，尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质，使稀土发光材料的应用格外引人注目.稀土元素纳米化后，表现出许多特性，如小尺寸效应、高比表面效应、量子效应、极强的光、电、磁性质、超导性、高化学活性等，这些特性能大大提高材料的性能和功能，开发出许多新材料.因此稀土纳米材料的合成研究已成为当前纳米材料研究领域的重要课题.水热法是一种用来合成具有独特性质的新型纳米材料的有效方法，是指在特制的密闭反应器中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境，从而进行无机合成与材料制备的一种有效方法[1].（目前，）利用这种方法已合成了许多现代无机材料，包括微孔材料、快离子导体、化学传感材料、复合氧化物陶瓷材料、磁性材料、非线性光学材料、复合氟化物材料和金刚石等.此外，水热合成在生物学和环境科学中也有重要应用.Y2O3属于立方晶系，具有一系列优良的性能，如耐热、抗腐蚀、高温稳定性好、高介电常数等等，是一种很好的发光基质材料.近年来，在稀土掺杂中，Y2O3:Eu引起学者们的广泛关注.Y2O3:Eu是一种重要的红色发光材料，由于它发光效率高，有较高的色纯度和光衰特性，已被广泛用于制作三基色荧光灯、节能荧光灯、复印灯和紫外真空激发的气体放电彩色显示板[2].为了进一步探索和提高这种高效发光材料的发光性能和应用价值，近年来已有许多人采用了多种方法进行制备以及性能研究.通常是采用高温固相反应合成[3]，如微波热合成法[4]，溶胶- 凝胶技术[5]、共沉淀法[6]、燃烧法[7-9]模板法[10]、化学气相沉积法[11]等合成方法，在本篇论文中采用水热法合成三棱柱形Y2O3:Eu，同时对比不同沉淀剂、pH值、反应物浓度对Y2O3:Eu的影响，并探讨形成机理及其光学性质.试剂：氧化铕（Eu2O3）：4N上海跃龙有色金属有限公司；氧化钇（Y2O3）：4N上海跃龙有色金属有限公司；硝酸溶液：6mol/L；NaOH溶液：5%（质量比）；氨水：5%（质量比）；尿素；六次甲基四胺；乙醇：分析纯；仪器：X-粉末衍射 (XRD)采用德国D8 ADVANCE BRUKER X射线粉末衍射仪(XRD)(Cu Kα 线λ=1.54056魡，管电流 20mA，管电压 40kV，扫描角度10°≤2θ≤70°)进行物相表征,扫描速度0.04°·s-1；扫描电子显微镜 (SEM)(JEOL-JSM-6390LV,30kV)；荧光分光光度计(PL)（FP-6200spectrofluorimeter JASCO,Japan)；恒温磁力搅拌器，型号：85-2，上海司乐仪器厂；离心机，型号：上海手术器械厂；电热恒温鼓风干燥箱，型号：DHG-9070A，上海精宏实验设备公司；真空干燥箱，型号：DZF-6020，上海精宏实验设备公司；马弗炉，型号：RJX-8-13型高温箱型电炉；pH计；分别将一定量的氧化钇和氧化铕溶于浓硝酸中，配成0.2mol/L硝酸盐溶液.取2.85mL硝酸钇和0.15mL硝酸铕溶液混合，加10.5mL的二次蒸馏水，用氨水将pH值调为8，搅拌15分钟，转移到20ml反应釜中，密封反应釜并将其置于烘箱中，温度为180℃，反应24小时.然后在空气中自然冷却，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤数次，在60℃真空干燥6个小时，然后在马弗炉中900℃热处理得 Y2O3：Eu[12].采用德国D8 ADVANCE BRUKER X射线粉末衍射仪（XRD）对样品的物相进行表征；将部分上述制备的样品分散在双面导电胶上，用扫描电镜(SEM)对产品的形貌进行考察；将部分上述制备的样品，放入样品槽，压实，在FP-6200荧光分光光度计检测其光致发光性能.将上述制备的Y2O3:Eu粉末进行XRD表征.样品的X-射线衍射物相分析（X-ray diffraction,XRD）采用德国D8 ADVANCE BRUKER X射线粉末衍射仪(XRD)进行物相表征，扫描速度0.04°·s-1.所得的XRD图谱如图1所示.其衍射数据与JCPDS卡74-1828(A)相符.由此可见，产品为体心立方结构的 Y2O3：Eu，其组成为(Y0.95Eu0.05)2O3.图谱中，并没有出现Eu2O3的衍射峰，这证明Eu2O3已经完全进入了Y2O3的晶格中.图2为用氨水将pH值调为8，反应24h后的SEM照片，由图可知：产物形貌尺寸均一，且分散性良好，其横截面为三角形,整体为独特的三棱柱形，直径约为1微米，长约2微米.根据图2b单个放大的照片，可清晰地发现，这些三棱柱是由更小的棒状晶体聚集而成，这些棒的宽度约为200纳米长度约为2微米.为了解该结构的形成过程，我们进行了平行试验，对反应时间分别为2h、2.5h、3.5h实验的实验结果观察.实验证明反应进行2h后，生成无规则的片状结构，在2.5h后，由于各向异性对生长的控制，无规则片状物沿着一个生长活性较大的晶面迅速生长并形成为棒状晶体，当反应达到3.5h时，棒通过自组装形成三棱柱结构，这可能与棒状晶体具有较大的表面能有关.室温下以610nm作检测波长，在250nm处有一个以此为中心的宽激发带，对应于Eu3+和O2－的电荷迁移态(CTS)吸收，表明样品在紫外光激发下有强的吸收，而且激发光谱中电荷迁移态明显红移.这与 Konarad A[13]、Zhai Yongqing[14]等报道相符.在Y2O3中Eu3+取代基质中的Y3+，与晶格中的O2－离子形成复离子.由于Eu3+为4f6电子组态，因此负离子O2－上的2p电子有可能向Eu3+上转移，形成电荷迁移态.CTS能量的高低，与负离子对电子的束缚力有关.在纳米氧化物材料中一般缺氧，在材料的界面中缺氧情况更加严重，使Eu—O间电子云较常规尺度晶体中的Eu—O电子云更偏向Eu3+离子，受到激发时，电子从O2－离子向Eu3+离子迁移更容易发生，所需能量更低，因而CTS激发峰发生红移.Y2O3:Eu发光材料，发光源于Eu3+离子的4f电子能级间的跃迁，即Eu3+离子原本简并的4f电子能级因电子自旋轨道耦合形成5DJ、7FJ等能级.Eu3+离子的最低激发态为5D0，通常都是从这里开始向下跃迁，产生发光.图3为250nm紫外光激发下的发射光谱.其中最强的5D0—7F2跃迁位于612nm，与Y2O3:Eu材料[15]相比，主峰明显蓝移，这可能与晶体场的变化有关.通过对比平行实验，研究不同沉淀剂对样品形貌的影响.在其它条件不变的情况下，分别加入一定物质的量的氢氧化钠和氨水，将pH值调为8.图4中a为用氢氧化钠调pH值为8的SEM照片，由图可知：产物形貌不均一，为无规则的片和棒组成的混合物.图4中b为用氨水调pH值为8的SEM照片，从图中我们可以清楚的看出：产物结晶完好、为分散性均匀的三棱柱形Y2O3:Eu，直径约1微米，长约2微米.图4中c和d分别为六次甲基四胺和尿素作为沉淀剂的SEM照片，从图中可看出，当用六次甲基四胺为沉淀剂时，在100℃下水热反应12小时后形成形貌不均一的花状团簇，直径约为8微米；每一个团簇都是由更小的薄片构成的.当超声半小时或300℃煅烧2小时后这种团簇会分散开，可见这种形貌并不稳固，花状团簇的形成可能是由薄片之间的表面吸附所引起.当用尿素作为沉淀剂时，在180℃下水热反应24小时后最终生成为直径约250nm粒径较为均一的纳米球，300℃煅烧2小时后其形貌未发生变化，由于较高的表面能这些小球比较容易团聚，但是较高的比表面积也预示了这个种形貌的产品可能具有较高的物理化学活性.通过一系列实验对比可知，不同沉淀剂对样品形貌有很大的影响，当用氨水调节pH值或者用尿素作为均匀沉淀剂时可得到粒径较为均一的产物；当选用氢氧化钠和六次甲基四胺时仅能形成片状的晶体.pH不同时，其形貌及粒径大小也会发生变化.当用氨水将pH值调为8时，其形貌为三棱柱形，直径约1微米，长约2微米，长径比为2（如图2-b）.当用氨水将pH值调为10时，如图5a所示：形貌为棒状，直径约0.5微米，长约3微米.从图中可以清楚的看出：这些棒是由许多直径更小，大小相等的棒堆积而成的.这可能是在反应开始时，首先形成直径比较小的棒，随着反应的进行，这些棒逐渐堆积成粒径较大的棒，其具体形成机理还需要进一步的研究.从图5b可知：这些棒大小不一.可见，pH值对反应的过程有着较大的影响.通过对不同反应试验时间的产物形貌分析，这种棒状物的生成方式和横截面为三角形三棱柱的生长方式类似，也都是先形成片状物，再形成棒状晶体，最后这些形成的棒通过自组装形成更大粒径的棒.可能在不同反应pH值条件下，OH－在生成的棒的表面分布的差异，引起了棒堆积方式的差异，从而形成了两种不同形貌产物，可见pH值对形成三棱柱形貌晶体起着至关重要的作用.Y3+的浓度对样品的形貌及粒径大小起着重要的作用.图6中的a、b分别是在时间、pH值等其它实验参数保持不变的条件下，Y3+不同浓度的SEM照片.图6-a是在Y3+的浓度为0.06mmolL-1的SEM照片，由图可知：当Y3+的浓度较高时，为大小不均一的块状颗粒；图6-b是在Y3+的浓度为0.0075mmolL-1的SEM照片，当Y3+的浓度较低时，为规则的片状结构，大小约为1微米.这可能因为当反应物的浓度较大时，成核较多，易生成具有较大粒径的块状颗粒，而当反应物浓度过小时，成核速度较慢，在反应的最初形成较少的晶核，从而易生成较大的颗粒.在纳米材料合成中，不同的形貌、尺寸往往对纳米材料的性能具有较大影响，因此寻求稀土化合物低维纳米结构的形貌可控合成方法，对理论研究和实际应用都具有重要意义.本篇论文中主要采用水热法合成纳米微粒，在水溶液中合成分散均匀，高产率的三棱柱形Y2O3:Eu，在这种方法下形成的三棱柱形Y2O3:Eu的平均直径为1微米，长约2微米.实验结果表明：不同沉淀剂、pH值，反应物的浓度对Y2O3:Eu的形成起重要作用.水热法加速了反应的速率，使产物无团聚、分散性好、并使粒径较均一.通过一系列的实验表明：水热条件下、Y3+的浓度为0.03mmolL-1、用氨水调pH值为8时，是制备粒径均一三棱柱形Y2O3:Eu最佳反应条件.该产品与其它纳米材料相比，其发射光谱发生蓝移，激发光谱发生红移. 〔1〕M.Valden,i,D.W.Goodman.Onset of catalytic activity of gold clusters on titania with the appearance of nonmetallicproperties[J].Science.1998,281,1647-1650.〔2〕徐燕，黄锦裴，王惠琴，等.发光与显示[M].1981.52-61.〔3〕willians D K,Bihari B,Brian M.J.Phys.Chem.B,1998,102(6):916-920. 〔4〕李沅英，戴德昌，蔡少华.光电子[J].激光，1995，6(9)：增刊 597-602. 〔5〕Wang H,Lin C.K,Liu X.M,et al.Appl.Phys.Lett.2005,87,181907.〔6〕Alken B,Hsu W.P,Matijevic E.J.Am.Ceram.Soc.1988,71,845.〔7〕Qi Z.M.,Shi C.S.Appl.Phys.Lett.2002,81,28-57.〔8〕Song H.W,Chen B.J.Peng H.S,et al.Appl.Phys.Lett.2002,81:1776.〔9〕Shea L E,M ckittrick J,Lopez O A,J.Am.Ceram.Soc,1996,79(12):3257-3265.〔10〕Zhang J.L,Hong G.Y.J.Solid State Chem.2004,177,1292.〔11〕Li Qiang,Gao Lian,Yan Dongsheng.Chem.Mater.1999,11(3):533-535.〔12〕Jie.Z,Zhi.G.L,Jun.L,et al.Crystal Grow th&Design[J],2005,5(4):1527-1530.〔13〕Konarad A,Fries T,Gahn A,et al.J.App1.Phys.1999,86(6)：31-29. 〔14〕Zhai Yongqing,Yao Zihua,Liu Baosheng,et al. Luminescent Properties of Y2O3:Eu Nanocrystalline Synthesized by EDTA Complexing Sol-Gel Process[J],J.Rare Earths,2002,20(5):465-470.〔15〕Sun Risheng,Chen Da,Wei Kun,et al.Spectroscopy and Spectral Analys[J],200l，2l(3)：339.【相关文献】〔1〕M.Valden,i,D.W.Goodman.Onset of catalytic activity of gold clusters on titania with the appearance of nonmetallic properties[J].Science.1998,281,1647-1650.〔2〕徐燕，黄锦裴，王惠琴，等.发光与显示[M].1981.52-61.〔3〕willians D K,Bihari B,Brian M.J.Phys.Chem.B,1998,102(6):916-920.〔4〕李沅英，戴德昌，蔡少华.光电子[J].激光，1995，6(9)：增刊 597-602.〔5〕Wang H,Lin C.K,Liu X.M,et al.Appl.Phys.Lett.2005,87,181907.〔6〕Alken B,Hsu W.P,Matijevic E.J.Am.Ceram.Soc.1988,71,845.〔7〕Qi Z.M.,Shi C.S.Appl.Phys.Lett.2002,81,28-57.〔8〕Song H.W,Chen B.J.Peng H.S,et al.Appl.Phys.Lett.2002,81:1776.〔9〕Shea L E,M ckittrick J,Lopez O A,J.Am.Ceram.Soc,1996,79(12):3257-3265.〔10〕Zhang J.L,Hong G.Y.J.Solid State Chem.2004,177,1292.〔11〕Li Qiang,Gao Lian,Yan Dongsheng.Chem.Mater.1999,11(3):533-535.〔12〕Jie.Z,Zhi.G.L,Jun.L,et al.Crystal Grow th&Design[J],2005,5(4):1527-1530.〔13〕Konarad A,Fries T,Gahn A,et al.J.App1.Phys.1999,86(6)：31-29.〔14〕Zhai Yongqing,Yao Zihua,Liu Baosheng,et al. Luminescent Properties of Y2O3:Eu Nanocrystalline Synthesized by EDTA Complexing Sol-Gel Process[J],J.RareEarths,2002,20(5):465-470.〔15〕Sun Risheng,Chen Da,Wei Kun,et al.Spectroscopy and Spectral Analys[J],200l，2l(3)：339.中图分类号：O743+.2。

稀土掺杂材料的光致发光性能研究稀土元素在材料科学中起着重要的作用。

它们在许多领域中被应用，例如光电子学、荧光标记、光纤通信等。

其中，稀土掺杂材料的光致发光性能是研究的一个重点。

一、稀土元素的基本特性稀土元素是指周期表中镧系元素的总称，包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、俄罗斯(Eu)等。

它们的能级结构具有特殊的电子构型，使得它们在光激发下能够发生特定的跃迁，从而产生特定的光谱特性。

二、稀土掺杂材料的制备方法稀土掺杂材料的制备方法多种多样，常见的方法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、燃烧法、固相反应法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。

通过选择适当的稀土离子和基底材料，可以制备出具有优异光致发光性能的材料。

三、稀土掺杂材料的光致发光性能的研究稀土掺杂材料的光致发光性能主要由稀土离子的能级结构以及基底材料的晶体结构和化学组成所决定。

通过改变稀土离子的掺杂浓度、激发光源的波长等条件，可以调控材料的发光强度、发光波长和发光寿命等性能。

稀土掺杂材料的发光机理是一个复杂的过程。

通过能级结构和激发跃迁的分析，可以了解稀土离子在光激发下发生的电子跃迁过程，并揭示出材料的光致发光性质。

此外，还可以利用光谱研究技术，如紫外可见吸收光谱、激发光谱和发射光谱等，进一步分析材料的光致发光机制。

稀土掺杂材料的光致发光性能的研究不仅涉及到基础理论的研究，还需要从材料的应用角度出发，进行性能调控和优化。

例如，改变基底材料的晶体结构、掺杂其他元素或调控材料的尺寸和形态等方法，可以改善材料的光致发光性能。

四、稀土掺杂材料的应用前景稀土掺杂材料的研究具有广泛的应用前景。

一方面，稀土掺杂材料在光电子学领域中可以应用于光纤通信、发光二极管、液晶显示等领域，以满足高速通信和高清显示的需求。

另一方面，稀土掺杂材料在生物医学中可以应用于光学成像、荧光分析、荧光探针等领域，有助于提高生物检测和药物治疗的效果。

总之，稀土掺杂材料的光致发光性能研究有着重要的科学意义和工程应用价值。

稀土氟化物及其发光性质介绍化学与环境科学学院化学教育2005级蒙班苏雅乐其其格 200513512指导教师德格吉呼副教授摘要稀土发光材料是稀土研究的一个主要方向，其中稀土氟化物是稀土发光材料的重要部分之一。

稀土与氟化物具有独特的性质：稀土元素内层4f轨道具有不充满性，留有填充电子的空位。

氟是元素周期表中电负性最大的元素，解离能低，所以氟化物有离子性强,绝缘性好，折射率小等特性。

在本论文中主要介绍了稀土氟化物的有些性质和制备方法及其它的发光性质。

关键词稀土，氟化物，发光性质周期表中第六周期ⅢB族这个位置代表了57号元素La到72号元素Lu,共15种元素，统称为镧系元素，与ⅢB族另两种元素以镱(Y)，钪(Sc)合称为稀土元素[1]。

“稀土”这一名称起因于它们的矿藏稀散，认识较晚，并且有“土性”。

“稀土并不稀”，稀土元素作为整体来说，并不稀少，现已探明稀土元素在地壳中的总储藏量达0.0153%，可供人类开采使用500年以上[2～3] 。

他们的活泼性仅次于碱金属和碱土金属[4]。

稀土被人们称为新材料的“宝库”，已被美国，日本等国家列为发展高技术产业的关键元素，其开发和应用将会引发一场新的技术革命。

所以，大力研究和推广稀土的应用对科技创新具有十分深远的意义[5]。

现在我们只要谈到发光，几乎不能不谈及稀土，稀土发光几乎涵盖了现今整个固体发光的领域，稀土发光材料是稀土研究的一个主要方向，稀土发光材料目前已广泛应用于照明，显示和检测三大领域[6]。

稀土是一个巨大的发光材料宝库，元素周期表中从原子序数57-71的15个镧系元素加上钪和镱共17个稀土元素，无论他们被用作发光材料的基质成分还是被用作激活剂，一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料[7]。

稀土元素由于4f电子处于内层能级，被S和P轨道有效屏蔽，f-f跃迁呈现尖锐的现状光谱且具有长寿命激发态构成了其发光的独特优势，另一方面，稀土元素作为配合物的中心原子其配位数丰富多变，通过稀土离子与丰富多变配位体的相互作用，又可以在很大程度上改变，修饰和增强其发光特性，产生了十分丰富的吸收和荧光信息[8]。

稀土掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的制备及其光致发光性能研究稀土掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的制备及其光致发光性能研究导言：近年来，发光材料在光电子学和发光器件中具有重要的应用价值。

稀土掺杂玻璃是一种非常重要的发光材料，其在显示器、LED等领域有着广泛的应用。

本文将讨论稀土掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的制备方法以及其光致发光性能的研究结果。

一、制备方法1. 实验材料制备稀土掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的实验材料包括：CaO、B2O3、SiO2以及稀土元素掺杂剂。

2. 制备步骤（1）准备原料：按照一定的配比将CaO、B2O3和SiO2分别称取，并进行预处理，以提高原料的纯度。

（2）掺杂稀土元素：根据需要的发光性能，选择适当的稀土元素进行掺杂。

通常使用的稀土元素有：钕、铕、铽等。

（3）混合：将经过预处理的CaO、B2O3和SiO2与稀土掺杂剂进行混合。

混合过程中需保持适当的温度和剪切速度，以保证混合均匀。

（4）熔融：将混合后的原料放入特制的熔融炉中进行高温熔融。

熔融温度通常在1000-1500摄氏度之间，并保持一定时间，以保证原料充分熔融和反应。

（5）制取玻璃：将熔融后的原料快速冷却，以形成无定形的玻璃结构。

二、光致发光性能研究1. 玻璃发射光谱分析使用光度计对制备的CaO-B2O3-SiO2发光玻璃进行发射光谱分析。

结果显示，在不同波长区间内，发光强度随着掺杂稀土元素浓度的增加而增加。

这说明稀土元素对玻璃的发光性能有明显的影响。

2. 发光机制分析进一步通过光致发光机制的研究来探索稀土掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的发光机制。

研究结果表明，稀土元素掺杂后，玻璃材料中形成了能级结构，并通过能级间的跃迁来实现光致发光。

3. 发光性能调控为进一步调控发光性能，可以通过控制熔融温度、掺杂剂浓度以及熔炼时间等参数来实现。

研究发现，调控这些参数可以显著改变玻璃的发光颜色和发光强度，在满足特定应用需求的同时，提高发光玻璃的性能。

稀土掺杂NaYbF4基化合物的制备及光学性能研究稀土掺杂NaYbF4基化合物的制备及光学性能研究随着科学技术的发展，人们对光学材料的需求日益增加。

稀土掺杂材料由于其优异的光学性能而受到广泛关注。

在这其中，NaYbF4基化合物被认为是一种应用潜力很大的材料，对其制备及光学性能的研究具有重要的科学价值和应用前景。

稀土掺杂NaYbF4基化合物的制备是个关键的环节。

一种常用的制备方法是热力学合成法，首先将NaF和YbF3置于真空炉中进行预热，然后加入稀土元素掺杂源进行热处理，最后通过退火处理得到稀土掺杂NaYbF4基化合物。

此外，还可以利用溶剂热法制备NaYbF4基化合物，将金属氟化物通过溶剂热反应合成出NaYbF4结晶。

制备出的稀土掺杂NaYbF4基化合物可以通过一系列分析方法对其光学性能进行研究。

在实验中，研究人员首先使用X 射线衍射仪对合成的纳米颗粒进行结构表征。

结果显示，稀土掺杂NaYbF4基化合物表现出了具有较高结晶度的晶体结构。

接着，人们利用场发射扫描电子显微镜对样品进行形貌分析，观察到纳米颗粒的形状和大小。

同时，热重分析和差热分析可以用来研究稀土掺杂NaYbF4基化合物的热稳定性和热分解行为。

此外，紫外-可见吸收光谱和荧光光谱可以用来研究材料的光学性能。

在研究过程中，人们发现稀土掺杂NaYbF4基化合物的光学性能与掺杂浓度密切相关。

例如，人们发现随着掺杂浓度的增加，样品的吸收峰和发射峰逐渐红移。

此外，研究人员还发现稀土元素的选择对光学性能有着重要影响。

例如，掺杂Yb3+和Er3+的NaYbF4基化合物在近红外区域具有较大的吸收和发射强度，表现出优异的激光性能。

此外，人们还对稀土掺杂NaYbF4基化合物的光学非线性性能进行了研究。

实验结果表明，该材料具有较大的非线性折射率和非线性吸收系数。

这些非线性光学性质显示出了稀土掺杂NaYbF4基化合物在激光器、非线性光学器件以及生物医学成像等领域中的广泛应用潜力。

稀土掺杂材料的制备及性能研究随着现代化科技的快速发展，新材料的研究和应用越来越受到重视。

稀土元素作为一种重要的功能材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在材料科学领域中得到了广泛的应用。

稀土掺杂材料是一类利用稀土元素改进材料物理、化学等性质的材料，被广泛应用于化工、电子、光电等领域。

一、稀土掺杂材料的制备稀土掺杂材料是指在不同的材料中掺杂稀土元素的一种材料。

稀土掺杂材料的制备方法多种多样，常见的有溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、微波合成法等。

下面简单介绍其中的两种方法：1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是以水相溶液中金属离子和氨基酸为原料，经过控制 pH 值和温度等参数来形成胶体溶液的一种化学方法。

该方法的优点是制备过程简单，控制溶解时间和凝胶时间即可制备出所需的稀土掺杂材料，但是该方法的劣势也很明显，易受到环境的影响，若环境温度或湿度过高，会影响制备过程的质量。

2. 水热法水热法是以水为反应介质，靠水的高压高温作用来进行化学反应的一种方法。

该方法的显著优点是制备过程不需要有机溶剂，只需要水就可以进行反应，且反应所需时间较短，反应产物纯度较高，制备出来的稀土掺杂材料具有优良的物理化学性质。

二、稀土掺杂材料的性能研究稀土掺杂材料的性能研究是为了探究稀土元素掺杂对材料性能的影响规律，促进其更广泛的应用。

下面从机械性能、热稳定性能和光电性能等方面进行介绍：1. 机械性能机械性能是指材料在拉伸、压缩和弯曲等方面的性能。

稀土元素掺杂后可以显著提高材料的机械性能，如强度、延展性等。

文献报道中，利用水热法制备的ZnO·CeO2 稀土掺杂材料，其硬度和抗压性能显著提高。

2. 热稳定性能热稳定性能是指材料在高温下仍具有稳定的化学、物理性质的能力。

稀土掺杂材料对提高热稳定性具有显著作用，文献报道中，利用微波合成法制备的LaPO4·Ce3+ 稀土掺杂材料，在高温下仍具有很好的发光性能和稳定性。

3. 光电性能光电性能是指材料对光的吸收、发射、传输等物理现象的能力，是稀土掺杂材料应用的一个主要领域。

稀土掺杂纳米发光材料的研究开展XX：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根本概念及根本用途，让读者有个根本认识。

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开展〞，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，先来了解几个根本概念。

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别离出高纯状态，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、外表效应和宏观量子隧道效应等。

受这些构造特性的影响，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。

稀土掺杂氟化物多波长红外显示材料的研究摘要：本文简单介绍了稀土发光原理、上转换发光材料的大致发展史、红外上转换发光材料的应用以及当前研究现状。

以PbF2为基质材料，ErF3为激活剂，YbF3为敏化剂，采用高温固相反应法制备了PbF2: Yb上转换发光材料。

重点讨论了制备过程中，制备工艺中的烧结时间、烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。

研究了Er3+/Yb3+发光系统在1064nm激光激发下的荧光光谱和上转换发光的性质。

实验表明，在1064nm激光激发下，材料可以发射出绿色和红色荧光，是一种新型的红外激光显示材料。

关键字：1064nm 上转换红外激光显示Er3+/Yb3+Key Words: 1064nm Up-conversion Infrared laser displayed materials Er3+/Yb3+第一章绪论1.1 稀土元素的光谱理论简介1.1.1 稀土元素简介稀土元素是指周期表中IIIB族，原子序数为21的钪（S'）：39的钇（Y）和原子序数57至71的镧系中的镧（La）、铈（Tue）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（S'）、铕（Tue）、钆（Wed）、铽（Ftp）、镝（Wed）、钬（Ho）、铒（Tue）、铥（Ftp）、镱（Yb）、镥（Lu），共17个元素[1]。

1.1.2稀土离子能级：稀土离子具有4f电子壳层，但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒，不能发生f-f电子跃迁[3&7]。

利用群论方法，采用U7>R7>G2>R3群链的分支规则可以方便地给出4ftp组态的全部正确的光谱项，通常用大写的英文字母表示光谱项的总轨道角动量的量子数的数目，在光谱学中，用符号2S+1L表示光谱项。

1.1.3 晶体场理论晶体场理论认为，当稀土离子掺入到晶体中，受到周围晶格离子的影响时，其能级不同自由离子的情况。

这个影响主要来自周围离子产生的静电场，通常称为晶体场[2]。

稀土掺杂钨钼酸盐发光材料的合成及发光性能研究稀土掺杂钨钼酸盐发光材料的合成及发光性能研究摘要：稀土掺杂钨钼酸盐是一类具有潜在应用价值的发光材料，具有较高的荧光量子产率和优良的光稳定性。

本文以钨钼酸盐为基础材料，采用共沉淀法和高温固相法制备了不同稀土离子掺杂的钨钼酸盐材料，并对其发光性能进行了详细研究。

结果表明，稀土离子的掺杂改变了钨钼酸盐的发光性能，在不同波长下产生了不同的发光行为。

此外，稀土掺杂还显著提高了钨钼酸盐的发光强度和长时间的光稳定性。

本研究为稀土掺杂钨钼酸盐的应用提供了有益的参考。

关键词：稀土掺杂，钨钼酸盐，发光材料，发光性能，共沉淀法，高温固相法1. 引言发光材料是一类特殊的材料，具有在电磁波作用下发出不同波长光的性质。

近年来，稀土掺杂钨钼酸盐因其独特的发光特性和广泛的应用前景引起了研究人员的广泛关注。

稀土离子的引入可以调控钨钼酸盐的发光性能，改善其发光强度和光稳定性，从而使得稀土掺杂钨钼酸盐材料在LED照明、激光器、生物医学成像等领域具有重要的应用价值。

2. 实验部分2.1 材料合成本实验以钨钼酸盐为基础材料，通过共沉淀法和高温固相法合成了不同稀土离子掺杂的钨钼酸盐材料。

共沉淀法：依次将相应比例的钨酸和钼酸加入稀土离子溶液中，并在搅拌条件下加入氨水进行沉淀反应。

随后，将沉淀物用蒸馏水洗涤并干燥，最后在高温下进行煅烧。

高温固相法：按照一定的摩尔比例将钨钼酸盐和稀土离子粉末混合，加入石英坩埚中进行热处理。

最后，将样品冷却至室温并得到目标产品。

2.2 发光性能测试采用荧光光谱仪对合成的稀土掺杂钨钼酸盐材料进行发光性能测试。

通过变化激发光源的波长和强度，记录不同条件下的发光波长、强度和峰值位置。

3. 结果与讨论3.1 合成材料的表征通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线谱能谱仪（EDS）对合成的稀土掺杂钨钼酸盐材料进行表征。

XRD结果表明，合成的材料具有单一的结晶相且高度纯净。

《Ca2LaZr2Ga3O12体系稀土发光材料的制备及发光性能研究》篇一摘要本文主要探讨了Ca2LaZr2Ga3O12体系稀土发光材料的制备方法以及其发光性能的深入研究。

通过对不同稀土元素的掺杂、烧结工艺的优化，系统地研究了材料的光致发光性能和电致发光性能。

本论文首先阐述了该研究领域的重要性和研究进展，接着详细描述了实验材料、方法及实验结果，最后对实验数据进行了深入的分析和讨论，为该体系稀土发光材料的应用提供了理论依据。

一、引言随着科技的进步和照明技术的革新，稀土发光材料因其独特的物理和化学性质，在照明、显示、生物成像等领域得到了广泛的应用。

Ca2LaZr2Ga3O12体系稀土发光材料因其良好的化学稳定性和较高的发光效率，成为了当前研究的热点。

本文旨在通过制备工艺的优化和性能研究，进一步推动该体系发光材料的应用和发展。

二、研究进展及文献综述Ca2LaZr2Ga3O12体系稀土发光材料的研究始于近年来，国内外学者在该领域已经取得了一定的研究成果。

通过对不同稀土元素的掺杂，可以有效地调节材料的发光颜色和亮度。

此外，烧结工艺的优化也对提高材料的发光性能起到了关键作用。

然而，该体系发光材料的制备工艺和性能仍有待进一步的研究和优化。

三、实验材料与方法（一）实验材料实验所需原材料包括CaO、La2O3、ZrO2、Ga2O3以及不同种类的稀土氧化物。

所有原材料均经过严格的筛选和预处理，以确保实验的准确性。

（二）制备方法采用高温固相法进行材料的制备。

首先将原材料按照一定比例混合，经过球磨、干燥、预烧等工艺，再经过高温烧结，得到Ca2LaZr2Ga3O12体系稀土发光材料。

（三）性能测试通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光谱分析等手段，对制备得到的材料进行结构和性能的测试和分析。

四、实验结果与分析（一）不同稀土元素掺杂的影响通过在不同位置掺杂不同种类的稀土元素，我们发现掺杂可以有效地调节材料的发光颜色和亮度。