纳米稀土发光材料.doc

《纳米稀土发光材料.doc》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、纳米稀土发光材料摘要:目前,纳米稀土发光材料因其优异的先学性能被广泛应用于日常生活的各个领域。本文以纳米稀土发光材料的概述为首,介绍了其涵义、性能特点及优点;然后列举了稀土在纳米发光材料中的主要应用;最后,本文对纳米稀土发光材料的主要合成方法及未来的发展趋势进行了展望。关键词:稀土;纳米发光材料;性能；制作方法；应用;展望1纳米稀土发光材料的性能研究稀土元素包括钪、钇和57到71的镧系元素共17种元素。稀土元的电子组态是[Xe]4f0-145s25p65d0-16s2。镧系元素离子的吸收谱,来源于fn组态内的电子跃迁,即f-f跃迁;组态间的能级跃迁,即4f-5

2、d,4f-6s,4f-6p等跃迁:还有电荷迁移跃迁,即配体离子的电子向Ln3+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。稀土荧光材料以应用铕、铽、钆、钇等高纯中、稀土为主要特色。纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1)100nm的发光材料。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

3、、发光量子效应和浓度猝灭等性质。当基质的尺寸小到纳米级范围时,基质具有特殊的物理、化学特征(如表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应),因此出现了许多新的发光性质。1.1谱线漂移由于纳米微粒的量子尺寸效应导致纳米微粒的光谱峰值向短波方向移动的现象称为/蓝移0。相反由于表面与界面效应引起的光谱峰值向长波方向移动的现象称为/红移0[1]。普遍认为蓝移现象的发生主要是由于载流子、激子或发光离子受量子尺寸效应而导致其量子能级分裂显著,带隙加宽引起的。而红移是由于表面与界面效应引起纳米微粒的表面张力增大,使发光粒子所处的环境变化(如周围晶体场的增大等)

4、致使粒子的能级发生变化,带隙变窄所引起的。李强等[7]在研究纳米Y2O3:Eu3+的光谱的过程中,发现发射光谱蓝移的现象,随着晶粒尺寸微米级降纳级,发射光谱中5D0y7F2跃迁主峰位置由618nm蓝移至610nm。1.2提高分辨率光学显示器件分辨率高低有双重意义,即像元密度和器件包含的像元总数。由电子束聚焦、发光粉颗粒及发光效率等因素而定。发光粉颗粒粒径达到纳米尺寸,可提高发光器件的分辨率。1.3宽频带强吸收发光材料的尺寸减小到纳米级时,对红外有一个宽频带强吸收谱。这是由于纳米大的比表面导致其与常规大块材料不同,没有一个单一的、择优的键振动模,而存在一个较宽的

5、键振动模的分布。在红外光场的作用下,它们对红外吸收的频率也存在一个较宽的分布,这就导致了纳米粒子外吸收带的宽化。1.4使原不发光的促成发光对于经表面化学修饰的纳米发光粒子,其屏蔽效应减弱,电子空穴库仑作用增强,从而使激子结合能和振子强度增大,而介电效应的增加会导致纳米发光粒子表面结构发生变化,对原来禁戒跃迁变成允许,因此在室温下就可观察到较强的光致发光现象。如纳米硅薄膜受360nm激发光的激发可产生荧光。2纳米稀土发光材料的制备方法2．1沉淀法沉淀法是在原料溶液中添加适当的沉淀剂或使原料发生水解，使得原料溶液中的阳离子形成各种形式的沉淀物(沉淀颗粒的大小和形状

6、可由反应条件来控制)，然后再经过过滤、洗涤、干燥，有时还需要加热分解等工艺过程而得到所需要的纳米粉体。沉淀法又分金属醇盐水解法、共沉淀法和均相沉淀法。金属醇盐水解法的特点是可以获得高纯度、组成精确、均匀、粒度小而且分布范围窄的纳米粒子；共沉淀法因其方便、简单、节时等优点较为常用，目前，该种方法是最有可能实现工业化生产的一种方法；均相沉淀法，只要控制好生成沉淀剂的速度，就可避免浓度不均匀现象，把过饱和度控制在适当范围，从而控制离子的生长速率，获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子。化学沉淀法的优点是组分均匀性好，工艺易于控制。缺点是对原料的纯度要求较高，

7、合成路线较长，易引入杂质。2．2溶胶一凝胶法胶体化学的发展也促进了溶胶一凝胶法的广泛应用。胶体合成的基本规则依赖于控制三个主要的支配在过饱和状态中包含化合物溶液的进化步骤：固相的成核作用、稳定胚芽生长和它们在强范德华吸引力影响下的聚集【8】其基本原理是将金属醇盐或无机盐在某种溶剂中经水解反应形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧有机成分，最后得到无机材料利用该法成功地合成了多种纳米稀土发光材料，如Yt~：Ed[10]，Y2si：Eum】等。本法优点：(1)所制得的产品颗粒细而且均匀；(2)与固相反应相比，反应很容易进行，而且所需的合成温度较低；(3

8、)溶剂在处理过程中被除去，所以产品纯度