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1、第26卷第1期应用化学Vol.26No.12009年1月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJan.2009综合评述稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展3杨丽格周泊陆天虹蔡称心(南京师范大学化学与环境科学学院,江苏省生物功能材料重点实验室南京210097)摘要综述了稀土磷酸盐纳米发光材料的最新研究进展。总结了稀土磷酸盐纳米发光材料的制备方法,重点介绍了水热合成法、超声合成法及微波合成法等在制备稀土磷酸盐纳米发光材料中的应用和发展;从微观结构的角度对稀土磷酸盐纳米发光材料的发光机理进行了详细的阐述
2、,着重讨论了稀土离子掺杂、壳核结构及形貌和晶型结构对稀土磷酸盐纳米材料发光特性的影响;为更加深入探索和研究稀土纳米发光材料提供了有用的参考信息。关键词纳米发光材料,荧光性能,壳核结构,稀土磷酸盐,稀土离子掺杂中图分类号:O641文献标识码:A文章编号:100020518(2009)0120001206纳米材料是指空间三维中至少有一维几何尺寸达到纳米级(1～100nm)的材料,对纳米材料和纳[1][2][3,4]米结构的研究开辟了人类认识自然的新层次。由于具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺[5]寸效应和宏观量子隧道效
3、应等,纳米材料在磁、光、电、敏感等方面呈现出常规材料不具备的性能。如纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面具有广阔[6～15]的应用前景。纳米发光材料比常规发光材料具有更优越的发光特性,甚至具备同质常规材料不具备的新的光学特性,可使发光器件的分辨率大幅提高,而且还使光谱蓝移或红移,表现出宽频带强吸收等特性。因此,纳米发光材料有十分重要的研究意义,已成为纳米材料研究的热点之一。稀土离子具有电子结构相同、内层4f电子能级相近电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能[16]水
4、解等性质,其应用十分广泛。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。稀土化合物一维纳米材料由于其独特的电子结构和跃迁模式而呈现出独特[6,17～20]的光学性能,已在光电子纳米器件以及生物荧光标记等方面得到应用,其还可应用于发光、显示、光信息传递、太阳能光电转换、X射线影像、激光、闪烁体等领域,是本世纪含阴极射线管和各种平板显示器的信息显示、人类医疗健康、照明光源、粒子探测和记录、光电子
5、器件及农业、军事等领域中的支[21～23]撑材料,正发挥着越来越重要的作用。稀土化合物纳米发光材料包括稀土氧化物(单一的氧化物或复合氧化物,如Y3Al5O12、YSiO5、Y2SiO7、YVO4、YPO4等)及稀土磷酸盐(如LaPO4、LaPO4∶Ce,Tb等)。由于稀土磷酸盐在真空紫外光的激发下具有很高的发光效率,可应用于等离子体平板显示(PDP)中,且其合成温度低,颗粒细,发光颜色偏黄,色坐标x值高(高达0134),混配荧光粉时可节省昂贵的稀土红[24]色荧光粉。因此,开发研究稀土磷酸盐纳米发光材料具有十分重要的意
6、义。本文对稀土磷酸盐纳米发光材料的制备方法及其荧光性能进行综述,相关的综述文章还未见发表。1稀土磷酸盐纳米发光材料的制备制备工艺和设备设计、研究及控制对纳米发光材料结构、形态、缺陷、性能均具有重要影响。理论上,任何能够制备出无定型、多晶、单晶等超微粒子的方法均可以应用于制备稀土磷酸盐纳米发光材2008202209收稿,2008204219修回国家自然科学基金(20673057,20773067)、“新世纪优秀人才支持计划”(NET20620508)、江苏省高校自然科学基金(06KJB150061)资助项目通讯联系人:蔡
7、称心,男,博士,教授;E2mail:cxcai@njnu.edu.cn;研究方向:生物电化学、纳米材料的合成及应用2应用化学第26卷料。但是,有些方法制备出的稀土磷酸盐纳米发光材料基本上都是结构松散、易团聚的纳米粒子,所以必须对制备方法进行筛选和处理。[11,22,24]稀土磷酸盐纳米发光材料的制备方法主要包括水热法、超声波法、微波合成法、高温固相反应法、溶胶2凝胶法、燃烧法及共沉淀法等。水热法合成稀土磷酸盐纳米发光材料具有反应条件温和、可以创造平衡缺陷浓度和生成新物相等优点,该方法是以液态水或气态水作为传递压力的介质
8、,反应在高温高压下的液相和气相中进行。在高温高压的水溶液中,许多化合物表现出与常温下不同的性质,如溶解度增大、离子活度增加、化合物晶体[21]结构易转型等。水热反应正是利用这些特殊性质而制备纳米粉材料,制得的粉体晶粒发育完整,结晶度良好,粒径小且分布均匀,有利于改善材料性能,而且团聚程度很轻,可以得到理论化学计量组成的材料;无需煅
