稀土发光材料ppt

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稀土发光材料文献报告PPT30页

END

稀土发光材料文献报告
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处罚才能使犯罪得到偿还。— —达雷尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护。—— 威·厄尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃

《稀土发光材料》课件

其他领域
总结词
除了上述领域外，稀土发光材料还广泛应用于其他领域，如生物成像、化学分析、安全防伪等。
详细描述
在生物成像和化学分析领域，稀土发光材料具有高灵敏度、高分辨率的优点，可以用于荧光探针、荧光显微镜、荧光光谱仪等仪器中。在安全防伪领域，稀土发光材料具有不可仿制的特点，可以提高防伪技术和产品的可靠性。此外，稀土发光材料还可以应用于
固相法是一种传统的制备方法，其原理是将所需的原料粉末混合均匀，经过研磨、压片、烧结等步骤，得到所需的稀土发光材料。该方法工艺简单，适合大规模生产，但产品纯度较低，性能可控性较差。
液相法
总结词
通过将原料溶解在溶剂中，经过沉淀、结晶、干燥等步骤，制备出稀土发光材料。
详细描述
液相法是一种常用的制备方法，其原理是将所需的原料溶解在溶剂中，通过控制温度、pH值等条件，使原料发生沉淀或结晶，再经过洗涤、干燥等步骤，得到所需的稀土发光材料。该方法产品纯度高，性能可控性较好，但工艺较为复杂，成本较高。
纳米复合材料
将发光材料与其他纳米材料进行复合，实现功能集成和性能提升。
纳米组装结构
通过自组装或他组装技术，构计
多层堆叠结构
01
将不同功能的材料层叠在一起，形成具有多重功能的复合材料
，实现性能优化。
各层间界面设计
02
优化各层之间的界面结构，减少界面散射和能量损失，提高光
照明光源
总结词
稀土发光材料在照明光源领域的应用主要包括荧光灯、LED照明等。
VS
详细描述
利用稀土发光材料的特性，可以制造出高效、环保的照明光源。例如，稀土元素掺杂的荧光粉可以大大提高荧光灯的发光效率和稳定性，同时减少对环境的污染。此外，LED照明也是稀土发光材料的另一重要应用领域，具有高效、节能、环保等优点。

稀土发光材料

25
一次特性
发发射光谱
光 CIE色度坐标
学参数
发光效率相对亮度、热稳定性及热猝灭性
组成物相组成、表面组成物理粒度、比表灯用稀土发光材料
➢ 在低压汞灯中，放电能量的60%转换为253.7nm紫外光辐射；此外，还有5%对发光无任何贡献的185nm紫外光辐射；可见光辐射仅占2%左右，因此不涂荧光粉的灯的光效很低，只有2~5lm/W，不能直接作为照明光源。
目录
第一讲发光的基础知识第二讲稀土发光材料基本知识第三讲稀土荧光粉的制备方法及性能评价第四讲灯用稀土发光材料第五讲稀土长余辉发光材料第六讲显示用稀土荧光粉
1
第一讲发光的基础知识
➢ 发光是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，而这种多余能量的发射过程具有一定的持续时间。
➢ 当电子依次填入4f亚层的不同m值的轨道时，组成了镧系基态原子或离子的总轨道量子数L，总自旋量子数S和总角动量量子数J和基态光谱项2S+1LJ。要求会导求给出稀土离
子的基态光谱项。
9
➢ Tb3+有8个4f电子，2个自旋相反，6个为自旋平行的未成对电子，将所有电子的磁量子数相加，得
L m 23 21 01 23 3
23
➢ 荧光粉的一次特性是指荧光粉的发光特性和其他物理性能。包括荧光粉的激发及发射光谱、发光亮度、粒度、体色等。
好的荧光粉一次特性应该具备： 1．高的发光效率； 2．预期的发光光谱和色坐标； 3．优异的温度特性（热稳定、热猝灭）； 4．耐紫外线的辐照和离子轰击的稳定性。
24
➢荧光粉的二次特性理指荧光粉的使用特性。包括分散性、
➢ Ce3+离子能敏化Nd、Sm、Eu、Tb、Dy和Tm等稀土离子，它也能敏化 Mn、Cr、Ti等非稀土离子。在某些基质中 Ce3+离子也能被Gd3+、Th4+等离子所敏化。

稀土发光材料pptPPT课件

谱带分别属于MMT中Si-O-Mg和Si-O-Fe弯曲振动吸收峰。表明在该复合材料中，乙酰丙酮铕配合物插入到蒙脱土层间，没有发生剥离行为。
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研究现状
微观结构分析
透射电镜图 a: 乙酰丙酮铕配合物 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
图a中浅色部分代表的是乙酰丙酮聚合体，暗的部分对应的是稀土粒子，稀土铕以颗粒状比较均匀地分散在乙酰丙酮基体中，并且具有网状形态分布的特征，能初步说明乙酰丙酮与稀土铕发生了相互作用。图b 的片层的厚度为25-30nm，随着5％ MMT（质量分数）的加入，可以观察到明显的插层结构，黑色暗区为基体中的膨润土片层，蒙脱土片层的层状结构更加明显，并且网状分布形态的特征更加突出，生成插层型的纳米复合材料。
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研究现状
总结
MMOF骨架既可以作为一个主体基质，为引入的镧系离子提供保护，也可以作为一个天线，来敏化镧系离子的发光。这些Ln3+@1材料强烈的镧系发光和较高的荧光量子效率，表明从MOF配体到镧系离子的能量迁移是很有效的。此外，通过改变负载的镧系离子的量或者激发波长，可以调节材料的发光颜色。尤其是在特定的Eu3+掺杂负载浓度或者特定的激发波长下，Eu3+@1可以发出明亮的白光。
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研究现状
之后，他通过将1的纳米颗粒浸泡在不同镧系离子
氯化盐的乙醇溶液中，把不同的镧系离子引入到1的
孔道中。在封装了镧系离子后，1的结构并没有被破
图2.2 Ln3+@1(Ln=Eu,Tb,Eu/Tb) 样品的PXRD图
坏，因为封装镧系离子后样品(Ln3+@1)的PXRD跟1的是一致的(图2.2)。此外，镧系离子的封装也没有改变1

稀土发光材料ppt分析

的得到的产物1小了很多。TEM照片中观察到的包
裹1的纳米颗粒的糊状物可能是无定形的铝的羧
图 2.1
酸盐。这些铝的羧酸盐是由MOF1的分解得到的，因为MOF1对TEM的高能电子束很不稳定，TEM表征过程中电子束的照射会导致其分解。
研究现状
之后，他通过将1的纳米颗粒浸泡在不同镧系离子氯化盐的乙醇溶液中，把不同的镧系离子引入到1的孔道中。在封装了镧系离子后，1的结构并没有被破
化钛，粘土等无机基质中，制备了镧系有机无机杂化材料。
研究现状
（1）稀土有机化合物/树形分子/蒙脱土纳米材料
荧光性能较强的稀土元素 Eu 为金属发光中心，以β -二酮类（乙酰丙酮）为配体，并以树形分子掺杂剂，合成了高配位数的掺杂树形分子β -二酮配合物；并以蒙脱土为刚性体，采用插层法制得高荧光强度的稀土有机化合物/树形分子/蒙脱土纳米材料。蒙脱土具有复网层结构，由两层硅氧四面体层和
的热稳定性。图中 b所示，随着蒙脱土的加入，
在230-450℃区间内热失重明显减小，说明蒙脱
热失重图土增强了配合物的热稳定性。从450-650℃区间 a: 乙酰丙酮铕配合物 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
内热失重归属于蒙脱土层间树形分子及有机配体的分解所致。
研究现状
荧光光谱分析
度增强。这种互敏化作用说明配体与稀土中心离
荧光光谱图 a: 乙酰丙酮铕配合物发射增强的现象与配合物的结构和分子内能量传 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
子之间存在相互作用。树形分子使Eu3+特征荧光
递有关。
研究现状
红外光谱分析
从谱图中的a可知，分子存在着CH3、C-C、 C-O、C-CH3、CH等基团，证实了乙酰丙酮基团的存在，另外在谱中还出现 761cm-1、652cm -1、 531cm -1 等峰归属为 Eu-O 键的伸缩振动以及螯合环的变形振动，在3300cm-1发现结晶水的吸收蜂，说明配合物中存在结晶水。从图中的b中看出，1037cm-1为MMT的Si-OSi的不对称伸缩振动，位于521cm-1及466cm -1 谱带分别属于 MMT中Si-O-Mg和Si-O-Fe弯曲振

《稀土发光材》课件

稀土发光材料广泛应用于LED照明、液晶面板、气体放电显示器等领域，为现代科技提供了强大的光源。
稀土发光材料的历史发展
稀土发光材料的历史可以追溯到19世纪，随着科学技术的发展，它们的应用前景变得愈发广阔。
稀土的基本概念
1 稀土的概念
2 稀土元素的分类
稀土是指元素周期表中镧系和钪系元素的统称，它们具有相似的化学性质和晶体结构。
稀土发光材料的未来发展方向
新型稀土发光材料的研究
科学家们正在不断探索和研究新型的稀土发光材料，以进一步提高发光效率和色彩显示能力。
稀土发光材料在生物医学、环保等领域的应用
稀土发光材料在生物标记、癌症治疗、环境监测等领域具有广阔的应用前景。
稀土发光材料的商业价值
稀土发光材料市场前景广阔，其商业价值将随着技术进步和市场需求的增长而不断提升。
液晶面板 (LCD)
稀土发光材料作为背光源应用于液晶显示器中，提供清晰、亮度均匀的显示效果。
气体放电显示器(VFD)
稀土发光材料在 VFD中提供高亮度、长寿命的发光效果，广泛应用于计时器、汽车仪表盘等。
磁致发光显示器(PLED)
稀土发光材料在 PLED中提供高亮度、高色彩饱和度的显示效果，适用于手机、电视等显示领域。
2 能量转移理论
3 离子共振理论
当两个稀土离子之间的能级能量差适当时，能量会在两个离子之间传递，从而实现发光效果。
当稀土离子的能级和晶体中的其他离子的能级之间存在共振关系时，发光效果更加强烈。
稀土发光材料的应用
发光二极管 (LED)
稀土发光材料被广泛应用于LED照明中，提供高效、稳定、纯净的光源。
《稀土发光材》PPT课件

3-3_稀土发光材料

子的能量，即发光材料吸收高能量的
低波辐射，发射出低能量的长波辐射，
称为遵循斯托克斯（Stokes）定律或 stokes 效应。
• 然而，还有一种发光现象恰恰相反：激
发波长大于发射波长，这称为反Stokes
效应或上转换现象。 • 迄今为止，上转换发光材料绝大多数都是掺杂稀土离子的化合物，这是稀土的另一种发光本领，即利用稀土元素的亚稳态能级特性，可以吸收多个低能量的长波辐射，经多光子加和后发出高能量
3.稀土激活的硅酸盐长余辉材料
• 以硅酸盐为基质的长余辉发光材
料由于具有良好的化学稳定性和
热稳定性，且其原料SiO2廉价、
易得，一直受人们的重视。
4.稀土长余辉发光材料的应用
将长余辉材料制成发光涂料、
发光油墨、发光塑料、发光纤维、
发光纸张、发光玻璃、发光陶瓷、
发光搪瓷和发光混凝土……可用于
•其中A为基态能级， B和C为激发态能级。能级C和B之间能量差与能级B和A之间的能量差相等。若某一辐射的能量与上述能量差一致，则会产生激发，离子会从A激发到B。如果能级B的寿命不是太短，则激发辐射将进一步将该离子从B激发到C。最后就发生了从C 到A的发射。
满足上转换发光材料的两个条件
的短波辐射，从而可使人眼看不见的红
外光变成可见光。
（一）发光制
•上转换是通过双光子或多光子机制将长波辐射转换为短波辐射。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。 •对于上转换发光机制的研究主要集中在稀土离子的能级跃迁，基质材料和激活离子不同，跃迁基质也有所不同。
• 目前，灯用稀土三基色荧光粉的主要成分是： • 蓝光（450nm）的 BaMg2Al16O27：Eu2+ • 绿光（543nm） MgAl11O16:Ce3+,Tb3+ • 红光（611nm）Y2O3:Eu3+

稀土发光ppt

荧光体颗粒形状发射峰/nm 发光颜色
CaWO4 多面体
430 蓝O2S:Tb 多面体
545/490 绿
LaOBr:Tb 片状
462/374 蓝
LaOBr:Tm 片状
483/405 蓝紫
M’YTaO4:Tm 多面体
410 蓝紫
2020/11/28
6
稀土发光材料-其他稀土发光材料
5D4→7F5跃迁产生的，颜色为黄绿色，与标准绿色有较大差距。
2020/11/28
3
稀土发光材料-光致发光材料
光致发光材料早前主要用于隐蔽照明、紧急照明以
及飞机的仪表盘等，随着上世纪70年代能源危机的出现，发光材料用于照明设备的研究逐渐成为热点，荧光灯稀
土材料迅速发展。荧光灯使用的三基色材料主要为发红
2020/11/28
4
稀土发光材料-电致发光材料
电致发光是将电能直接转换为光能的现象。目前应用稀土电致发光的主要为交流薄膜电致发光 (ACTFEL) 与粉末直流电致发光(DCEL)。ACTFEL发光材料主要有三价稀土氟化物掺杂的ZnS和ZnSe，比如说红色发光材料是 ZnS:NdF3 、 ZnS:SmF3 和 ZnS:EuF3 ，绿色发光材料 ZnS:TbF3、ZnS:ErF3和ZnS:HoF3，蓝色为ZnS:TmF3等；碱土金属方面主要是稀土离子激活的 CaS 和 SrS 材料。 DCEL主要是稀土氯化物激活的CaS和SrS材料。
2020/11/28
2
稀土发光材料-阴极射线发光材料
目前在投影电视需要的荧光体比较少，红色荧光体
主要为前面所述的掺铕硫氧化钇，蓝色荧光体主要有

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稀土发光材料概述
目录
Ⅰ
概述
Ⅱ
研究现状
Ⅲ 应用
概述
分类：
光致发光（PL）：用光作为激发源激发而产生光电致发光（EL）：在电场或交流电作用下产生光极射线发光、热释发光、光释发光、辐射发光等
类型：
荧光：激发时产生的光磷光：激发过后依然存在的光一般以持续时间8-10s为分界，持续时间短于8=10s的发光为荧光，把持续时间长于8-10s的发光称为磷光。
531cm-1等峰归属为Eu-O键的伸缩振动以及螯
合环的变形振动，在3300cm-1发现结晶水的吸
收蜂，说明配合物中存在结晶水。
从图中的b中看出，1037cm-1为MMT的Si-O-
Si的不对称伸缩振动，位于521cm-1及466cm-1
红外谱图 a: 乙酰丙酮铕配合物 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
研究现状
热稳定分析
如图中 a所示，配合物在100℃左右发生失重现象，说明配合物中含部分结晶水，这与前面的
红外光谱分析结果是一致的。配合物从220℃开
始出现明显的失重平台，在230-450℃区间内产
物一共失重45%，是由样品中部分Eu(acac)3分解所致，在600℃后曲线趋于平稳，说明样品没有
单纯的镧系盐对紫外区域激发光的吸收能力弱，镧系离子不能被有效激发。
概述
稀土配合物：
稀土离子与有机配体配位形成稀土配合物，这些配体可以有效地吸收激发能，提高其发光效率。这些有机配体能将激发态能量有效地传递给稀土离子的发射态，可以使稀土离子有效地吸收激发能，从而极大地敏化稀土离子的发光，提高其发光效率。这种从配体到稀土离子的能量传递被称为“天线效应”。
谱带分别属于MMT中Si-O-Mg和Si-O-Fe弯曲振动吸收峰。表明在该复合材料中，乙酰丙酮铕配合物插入到蒙脱土层间，没有发生剥离行为。
研究现状
微观结构分析
透射电镜图 a: 乙酰丙酮铕配合物 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
图a中浅色部分代表的是乙酰丙酮聚合体，暗的部分对应的是稀土粒子，稀土铕以颗粒状比较均匀地分散在乙酰丙酮基体中，并且具有网状形态分布的特征，能初步说明乙酰丙酮与稀土铕发生了相互作用。图b 的片层的厚度为25-30nm，随着5％ MMT（质量分数）的加入，可以观察到明显的插层结构，黑色暗区为基体中的膨润土片层，蒙脱土片层的层状结构更加明显，并且网状分布形态的特征更加突出，生成插层型的纳米复合材料。
稀土配合物虽然具有优异的荧光性能，但其较差的光热稳定性和机械性能，为了改善其稳定性和机械强度，人们将镧系配合物引入二氧化硅，二氧化钛，粘土等无机基质中，制备了镧系有机无机杂化材料。
研究现状
（1）稀土有机化合物/树形分子/蒙脱土纳米材料
荧光性能较强的稀土元素 Eu 为金属发光中心，以β-二酮类（乙酰丙酮）为配体，并以树形分子掺杂剂，合成了高配位数的掺杂树形分子β-二酮配合物；并以蒙脱土为刚性体，采用插层法制得高荧光强度的稀土有机化合物/树形分子/蒙脱土纳米材料。
概述
发光机理：
由图 1.1 可知，发光分子吸收能量后，处于基态 S0的电子跃迁至激发态，处于激发态的电子是一种不稳定的状态，这些电子会通过不同的途径辐射能量回到基态。处于高能单重激发态的电子（S2）先回到低能单重态（S1），然后在通过发射荧光回到基态（S0）。
图 1.1
概述
稀土材料：
发生明显的二次分解，这表明铕配合物具有良好
的热稳定性。图中 b所示，随着蒙脱土的加入，
在230-450℃区间内热失重明显减小，说明蒙脱
热失重图 a: 乙酰丙酮铕配合物
土增强了配合物的热稳定性。从450-65Байду номын сангаас℃区间
b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料内热失重归属于蒙脱土层间树形分子及有机配体
稀土元素是指元素周期表中，从原子序数 57 ~ 71 的15 个镧系元素加上钪和钇共 17 个稀土元素。
由于稀土元素独特的电子层结构，使得稀土配合物在光、电、磁等方面表现出很多优异的性能，特别是其它的一些元素所无法比拟的光谱学性能，使得稀土元素在发光材料方面的应用格外引人注意，稀土材料的发光几乎覆盖了整个固体发光材料的范畴。
荧光光谱图
a: 乙酰丙酮铕配合物
发射增强的现象与配合物的结构和分子内能量传
b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
递有关。
研究现状
红外光谱分析
从谱图中的a可知，分子存在着CH3、C-C、 C-O、C-CH3、CH等基团，证实了乙酰丙酮基团的存在，另外在谱中还出现761cm-1、652cm-1、
2、蒙脱土使体系分布均匀，网络结构可有效阻隔配合物局部聚集，防止由于稀土配合物浓度增大而发生浓度碎灭。
3、蒙脱土基质的刚性强，可以大大减少稀土配合物因振动而造成的非辐射跃迁能量损耗。
研究现状
荧光光谱分析
图中 a 得出配合物在485.0nm，530nm处出现的两个较强的发射峰归属于配体acac-的贡献，而
的分解所致。
研究现状
荧光光谱分析
图中 a 得出配合物在485.0nm，530nm处出现的两个较强的发射峰归属于配体acac-的贡献，而
在640nm处的发射峰则是Eu3+离子所产生的特征跃
迁发射峰。图中b曲线与a相似，不同之处在于其
发射峰强度均增强，在640nm处的增强最为明显
在640nm处的发射峰则是Eu3+离子所产生的特征跃
迁发射峰。图中b曲线与a相似，不同之处在于其
发射峰强度均增强，在640nm处的增强最为明显
，其原因主要是由于第二配体——树形分子的加
入，极大地敏化了乙酰丙酮配体，使荧光发射强
度增强。这种互敏化作用说明配体与稀土中心离
子之间存在相互作用。树形分子使Eu3+特征荧光
蒙脱土具有复网层结构，由两层硅氧四面体层和夹在中间的水铝石层构成，即2:1层型结构。与此同时，夹层中的Al3+常被Mg2+、Fe3+、Fe3+、Ni2+、Li+等取代，从而层间并不是呈电中性的，复网层之间有排斥力，水易渗透进入层间而膨胀。
蒙脱土的结构
研究现状
蒙脱土的作用：
1、对蒙脱土进行有机改性，使其层间距扩大，为有机配合物的嵌入提供了必要的前提条件。