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1、稀土发光材料的研究和应用摘要：介绍了稀土发光材料的发光特性与发光机理。综述了我国在稀土发光材料的化学合成方法。总结了稀土发光材料的应用。最后对我国存在问题和发展前景进行了叙述。关键字：稀土发光材料；发光特性；发光机理；合成；应用；问题和展望。Abstract：Introducestheluminescencepropertiesofrareearthluminescentmaterialandluminescencemechanism.Rare-earthluminescencematerialsinChina,thepapersummarized
2、thechemicalsynthesismethod.Theapplicationofrareearthluminescencematerialsissummarized.Finally,theexistingproblemsanddevelopmentprospectofthenarrativeinourcountry.Keywords：Rareearthluminescentmaterial;Luminescenceproperties;Light-emittingmechanism;Synthesis;Application;Problems
3、anditsprospect.化学元素周期表中镧系元素———镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），以及与镧系的１５个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素称为稀土元素。稀土化合物包含至少一种稀土元素的化合物。它是一种重要的战略资源，特别是高新技术工业的重要原料，如军事装备方面一些精确打击武器、一些汽车零部件和高科技产品，都依赖用稀土金属制造的组件。据了解，中国是唯一能有效提供全部17种稀土
4、金属的国家，且储量远远超过世界其他国家的总和，是名副其实的“稀土大国”。由于稀土元素的离子具有特别的电子层结构和丰富的能级数量，使它成为了一个巨大的发光材料宝库。在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着重要作用，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴。稀土发光材料具有发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级；物理和化学性质稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用等。目前稀土材料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图像和辐射场的探测等领域，并形成很大的
5、工业生产和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领域扩展，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。本文将介绍掺稀土离子发光材料的发光机理、节能灯、白光LED用荧光粉、PDP显示用荧光粉，以及对在上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳能效率等方面的应用前景进行总结和展望。一、稀土发光材料的发光特性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。物质发光现象大致分为两类:一类是物质受热,产生热辐射而发光,另一类是物体受激发吸
6、收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中,以光的形式放出能量。因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道,当4f电子从高的能级以辐射驰骋的方式跃迁至低能级时就发出不同波长的光。稀土元素原子具有丰富的电子能级,为多种能级跃迁创造了条件,从而获得多种发光性能。稀土发光材料优点是发光谱带窄,色纯度高,色彩鲜艳；吸收激发能量的能力强,转换效率高；发射光谱范围宽,从紫外到红外;荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级,磷光最长达十多个小时；材料的物理化学性能稳定,能承受大功率的电子束,高能射线和强紫外光的作用等。今天,稀土发光材料已广泛应用于显示显像,新
7、光源,X射线增感屏,核物理探测等领域,并向其它高技术领域扩展。二、稀土离子发光材料的发光机理在外界作用下，物质吸收光能或电能，从而跃迁到激发态。根据量子力学的基本原理，任何激发态都是不稳定的，物质最终总是要回到能量更低的状态（基态）。在这个过程中，物质具有比基态能量多出的能量的全部或一部分，如果以光的形式放出，我们称该过程为发光过程，该物质为发光物质。一般的物质在外界激发下并不发光。一些诸如稀土元素的离子，在加入到本来未必发光的物质（称为基质）中后，物质被激活发光。我们称这些离子为发光的激活剂。稀土离子由于具有部分填充（电子数N＝1～13）的4ｆ壳
8、层，该壳层受到外层的满壳层的5ｓ25ｐ6电子的屏蔽，从而比环境的作用弱；但因该壳层的电子轨道波函数局域在很小的范围内，N个
