不同稀土对发光性能的影响.docx

《不同稀土对发光性能的影响.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、不同稀土对发光性能的影响1、镧系元素的价态稀土元素的最外层5d、6s电子构型基本相同，在化学反应中易于在5d、6s或4f亚层失去3个电子成为+3价态离子。根据Hund规则，对于同一电子亚层，当电子分布为全充满、半充满和全空时，电子云的分布呈球形，原子或离子体系比较稳定。在Eu3+之后Ce3+比4f0多1个电子，Gd3+之后Tb3+比4f7多1个电子，它们有进一步被氧化成+4价态的倾向。而在Gd3+之前的Eu3+比4f7少1个电子，Lu3+之前的Yb3+比4f14少1个电子,它们有获得电子而被还原为+2价态的趋势。非正常价态稀土离子的

2、激发态构成与相应的三价稀土离子完全不同，光谱特性，尤其是光谱结构将发生显著变化。镧系元素的价态示意图横坐标为原子序数，纵坐标线的长短表示价态变化倾向的相对大小。[稀土发光材料及其应用李建宇][稀土发光材料张希艳]2、稀土离子的发光特点+3价：具有f-f跃迁的发光材料的发射光谱呈线状，色纯度高；荧光寿命长；由于4f轨道处于内层，很少受到外界环境的影响，材料的发光颜色基本不随基质的不同而改变；光谱形状很少随温度而变，温度猝灭小，浓度猝灭小。在+3价态稀土离子中，Y3+和La3+无4f电子，Lu3+的4f亚层为全充满的，都具有密闭的壳层，

3、因此它们属于光学惰性的，适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+，电子依次填充在4f轨道，从f1到f13，其电子层中都具有未成对电子，其跃迁可产生发光，这些离子适于作为发光材料的激活离子。+2价：+2价态稀土离子(RE2+)有两种电子层构型：4fn-15d1和4fn。4fn-15d1构型的特点是5d轨道裸露于外层，受外部场的影响显著，4fn-15d1→4fn（即d→f跃迁）的跃迁发射呈宽带，强度较高，荧光寿命短，发射光谱随基质组成、结构的改变而发生明显变化。RE2+的4fn内层电子构型的f电子数目和与其相邻的下一个+3价稀土离子(RE

4、3+)相同，例如，Sm2+和Eu3+均为4f6,Eu2+和Gd3+均为Lu4f7。Yb2+和Lu3+同为4f14。但与RE3+相比，RE2+的激发态能级间隔被压缩，最低激发态能量降低，谱线红移。+4价：+4价态稀土离子和与其相邻的前一个+3价稀土离子具有相同的4f电子数目，例如，Ce4+和La3+,Pr4+和Ce3+,Tb4+和Gd3+等。它们的电荷迁移带能量较低，吸收峰往往移到可见光区，如Ce4+与Ce3+的混价电荷迁移跃迁形成的吸收峰已延伸到450nm，Tb4+的吸收峰在430nm附近。价态的变化是引发、调节和转换材料功能特性的

5、重要因素，发光材料的某些功能往往可通过稀土价态的改变来实现，例如，稀土三基色荧光材料中的蓝光发射是由低价稀土离子Eu2+产生的。稀土发光材料及其应用李建宇][稀土发光材料张希艳]3、稀土发光材料的分类按发光材料中稀土的作用分类：1）稀土离子作为激活剂：在基质中作为发光中心而搀入的离子称为激活剂。根据基质材料的不同：①材料基质为稀土化合物，如Y2O3：Eu3+②材料的基质为非稀土化合物，如SrAlO4:Eu2+可以作为激活剂的稀土离子主要是Gd3+两侧的Sm3+、Eu3+、Eu2+、Tb3+、Dy3+，其中应用最多的是Eu3+和Tb3

6、+。另外，Pr3+、Nd3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+可作为上转换材料的激活剂或敏化剂。2）稀土化合物作为基质材料常见的有Y2O3、La2O3和Gd2O3等。也可以稀土与过渡元素共同构成的化合物作为基质材料（如YVO4）。稀土发光材料及其应用李建宇]4、三基色原理及三基色光分别所对应的具体波长三基色原理的基本内容：①将适当选择的3种基色（如红、绿、蓝）按不同比例合成，可以引起不同的彩色感觉；②合成的彩色光的亮度决定于三基色亮度之和，其色度决定于三基色成分的比例；③3种基色彼此独立，任一种基色不能由其他两种基色配出。人眼

7、的视网膜对红、绿、蓝三色光的灵敏度较高，其三色视觉灵敏度曲线如图所示，图中虚线为人眼视觉函数曲线分别为人眼对红、绿、蓝色光的响应曲线，3条曲线互相交错，若某一波长的光处于两条或三条曲线之下，它可同时刺激人眼的两种或3种光敏细胞，大脑即产生几种刺激之和的颜色感觉。人眼对三色光的响应曲线若两组光谱成分不同的光使人眼对它们的综合感觉相同，则主观彩色感觉（包括亮度和色度）就相同。色觉实验研究证明，自然界中几乎所有彩色都可由三基色组成。利用三基色原理，可以制造各种颜色要求的荧光灯。国际照明协会（CIE）规定三基色红、绿、蓝的标称波长分别为：R

8、：λ=700nmG:λ=546.1nmB:λ=435.8nm700nm是可见光区红色的末端，546.1nm和435.8nm是汞蒸气放电的两条谱线。[稀土发光材料及其应用李建宇]5、激发光谱和发射光谱原理激发光谱(excitations