稀土发光材料.ppt

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1、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。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

2、）。图1.1概述稀土材料：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。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。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。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，

3、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”。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。蒙脱土具有复网层结构，由两层硅氧四面

4、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。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荧光光谱图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

5、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，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+特征荧光发射增强的现象与配合物的结构和分子内能量传递有关。研究现状红外光谱分析红外谱图a:乙酰丙酮铕配合物b:掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料从谱图中的a可知，分子存在着CH3、C-

6、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-O-Si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

7、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。研究现状热稳定分析热失重图a:乙酰丙酮铕配合物b:掺杂树形分子乙酰丙酮