稀土在光學(xué)材料中的應(yīng)用

1、 稀土在光學(xué)材料中的應(yīng)用 讀書(shū)報(bào)告稀土在光學(xué)材料中的應(yīng)用 03304129 趙志剛稀土簡(jiǎn)介：什么是稀土？稀土是一組金屬的簡(jiǎn)稱(chēng)，包括化學(xué)元素周期表第三副族中稱(chēng)為鑭系元素的鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu，共17個(gè)元素。 “稀土”一詞是十八世紀(jì)沿用下來(lái)的名稱(chēng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)用于提取這類(lèi)元素的礦物比較稀少，而且獲得的氧化物難以熔化，也難以溶于水，也很難分離，其外觀酷似“土壤”，而稱(chēng)之為稀土。稀土元素分為“輕稀土元素”和“重稀土元素”： “輕稀土元素”指原子序數(shù)較小的鈧Sc、釔Y和鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤

2、Sm、銪Eu。 “重稀土元素”原子序數(shù)比較大的釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu。從1794年發(fā)現(xiàn)第一個(gè)稀土元素釔到1792年發(fā)現(xiàn)自然界中的稀土元素鉅，供經(jīng)歷了178年，才把17種稀土元素全部在自然界中找齊。近年由于工業(yè)提純和冶煉技術(shù)的發(fā)展，除元素鉅以外，都能獲得高純度和稀土氧化物和稀土金屬。稀土的應(yīng)用也隨著科技的發(fā)展，從19世紀(jì)末應(yīng)用稀土制造汽燈紗罩、打火石和弧光燈碳棒等初級(jí)產(chǎn)品，發(fā)展到現(xiàn)在把稀土廣泛的應(yīng)用于彩電熒光屏，三基色節(jié)能燈，綠色高能充電電池，汽車(chē)尾氣凈化催化劑，電腦驅(qū)動(dòng)器、核磁共振成像儀。固體激光器和磁懸浮列車(chē)等高科技領(lǐng)域。1、不同稀土離子的發(fā)光特性介紹

3、稀土離子具有豐富的發(fā)射光譜其中，除La3+ 、Lu3+ 之外的其余鑭系離子的4f電子可在7個(gè)4f軌道之間任意分布，從而產(chǎn)生各種光譜項(xiàng)和能級(jí)，對(duì)未充滿f電子殼層的愿子或離子可觀察到的譜線多達(dá)三萬(wàn)條因此，可以發(fā)射紫外到紅外各種波長(zhǎng)的電磁輻射三價(jià)鑭系稀土離子的顏色呈現(xiàn)明顯的對(duì)稱(chēng)性，沒(méi)有4f電子的La3+離和4f層全滿的Lu3+離子以及4f層半充滿的Gd3+離子為無(wú)色，其他稀土離子的顏色以Gd3+離子為對(duì)稱(chēng)軸，其顏色具體為：稀土離子對(duì)光的吸收是發(fā)生在內(nèi)層4f電子在不同能級(jí)之間的躍遷，產(chǎn)生吸收光譜譜線很窄，特異性強(qiáng)因此呈現(xiàn)出的顏色鮮艷純正稀土離子的熒光光譜不同普通熒光光譜，具有較大的Stokes位移，部

4、分稀土離子的stokes位移表見(jiàn)表 1 2、稀土離子的發(fā)光光學(xué)原理2.1稀土原子或離子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 稀土離子的特殊的光學(xué)特性與稀土原子的原子結(jié)構(gòu)是分不開(kāi)的。現(xiàn)先介紹稀土原子在周期表中的地位、稀土原子電子層結(jié)構(gòu)、離子價(jià)態(tài)。2.1.1鑭系元素在周期表中的特殊地位17個(gè)稀土元素位于皿B族，鈧、釔、鑭分別是第四、五、六長(zhǎng)周期中過(guò)渡元素系列的第一個(gè)元素。第六周期鑭后的14個(gè)元素性質(zhì)和鑭十分相似，位于周期表內(nèi)同一格內(nèi)。在這個(gè)意義上，這15個(gè)元素可以稱(chēng)之為“同位素”。但它們又與其正的同位素不同。真正的同位素它們的原子序數(shù)相同，只是質(zhì)量數(shù)不同。而15個(gè)鑭系元素的原子序數(shù)是不同的。在這個(gè)意義上，它們又不是向位素。所

5、以鑭系元素在周期表中具有既是同位素又不是真正同位素的特殊地位。由于這種特殊地位，所以銅系元素的性質(zhì)十分相近，但又不完全相同。這就造成15個(gè)鑭系元素彼此之間分離很困難，但如創(chuàng)造條件巧妙地利用它們之間微細(xì)的差異，分離還是能夠做到的。另一方面，性質(zhì)相近面又不完全相同，所以它們的許多性質(zhì)如離子半徑、電子能級(jí)等有近乎連續(xù)的變化，這就好比衣服的尺碼非常齊全，可以讓人們根據(jù)需要加以選用一樣。這也是稀土有許多優(yōu)異性能的原因之一。2.1.2稀土原子的電子層結(jié)構(gòu)表16列出稀土元素原子（5771）的電子層結(jié)構(gòu)。共中15個(gè)鑭系元素的特點(diǎn)是原子的最外層電子已填充到6S2，次外層的5S25P6也已填滿，5d還空著或僅有一

6、個(gè)電子，而處于內(nèi)層的4f電子卻顧剛開(kāi)始填補(bǔ)，到镥填滿的共有14個(gè)。鈧的最外層是4S2，次外層是3S23P6 (3d1，釔的員外層是5S2，次外居是4S24P64d1。所以17個(gè)稀土元素的原子的最外兩層電子結(jié)構(gòu)相似，它們與別的元素比合時(shí)通常失去最外層的2個(gè)S電子，次外層的一個(gè)d電子(無(wú)5d電子時(shí)則失去1個(gè)4f電子)，所以正常原子價(jià)是三價(jià)。鑭系元素的三價(jià)正離子的電子層結(jié)構(gòu)是Xe4fx，其中Xe表示惰性原子X(jué)e的電子層結(jié)構(gòu)， x0(La3+)到x=14(Lu3+)有規(guī)則地連續(xù)增加。2.1.3稀土元素的價(jià)態(tài) 稀土元素的員外兩層電子層的結(jié)構(gòu)基本相同，都是ns2 (n一1)s2(n一1)P6(n一1)d1

7、或0，它們的正常原子價(jià)是正三價(jià)，即電離掉ns2，(n1)d1“或4f1。這是稀土元素的共性。但它們又各有自己的個(gè)性，即4f電子的數(shù)目對(duì)價(jià)態(tài)也有次要的影響。根據(jù)光譜學(xué)士的洪特(Hund)規(guī)則，在原子或離子的電子層結(jié)構(gòu)中，當(dāng)向一亞層處于全空、全陰或半滿的狀態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定。所以4f亞層處于4f0 (La3+)，4f7(Gd3+)和4f14 (Lu3+)時(shí)比較穩(wěn)定。在它們右側(cè)的元素(Ce3+，Pr3+，Tb3+)比穩(wěn)定狀態(tài)多1或2個(gè)電子，它們可氧化成4價(jià)。在它們左側(cè)的元素(Sm3+，Eu3+，Yb3+)比穩(wěn)定狀態(tài)少l或2個(gè)電子，它們可還原成2價(jià)。這是這幾個(gè)元親具有反常價(jià)態(tài)的理由。 2.2稀土元素的光學(xué)性

8、質(zhì)及其應(yīng)用機(jī)理2.2.1稀土元素的電子能級(jí)稀土元素可以作為優(yōu)良的熒光、激光和電光源材料以及彩色玻璃和陶瓷釉料。這是與稀土元素具有未充滿的4f電子層結(jié)構(gòu)并由此而產(chǎn)生的多種多樣的電子能級(jí)分不開(kāi)的。稀土元素的電子能級(jí)有下列特征(1)角量子數(shù)l3的4f亞層共有7個(gè)軌道，它們的磁量子數(shù)mL依次等于-3、-2、-1、0、1、2、3。15個(gè)鑭系元素的三價(jià)離子當(dāng)處于基態(tài)時(shí)，它們的4f電子在各軌道的分布如表111所示。表中ML是離子的總磁量子數(shù)，它的最大值即離子的總角量子數(shù)L。是離子的總自旋量子數(shù)沿磁場(chǎng)的分量,它的最大值即離子的總自旋量子數(shù)S.JL+S是離子的總內(nèi)量子數(shù)，它表示軌道和自旋角動(dòng)量總和的大小。對(duì)于從

9、La3+Eu3+的前7個(gè)離子，JL-S;對(duì)于從Gd3+Lu3+的后8個(gè)離子，JL+S,表中最后一項(xiàng)光譜項(xiàng)是L、S、J這3個(gè)量子數(shù)的代號(hào)。光譜項(xiàng)的中間大寫(xiě)的英文字炭示L： L 0 1 2 3 4 5 6 符號(hào) S P D F G H I左上角的數(shù)字友不光譜項(xiàng)的多重性；它等于2S+1。右下角的數(shù)字，即內(nèi)量子數(shù)J，例如Nd3+的L6，用大寫(xiě)英文字母I表爾，S32，則2S+14，J92，所以Nd3+的基態(tài)的光譜項(xiàng)用4I92表示 (2)除La3+和Lu3+的4f亞層為全空或全滿外，其余鑭系元素的4f電子可在7個(gè)4f軌道之間任意配布，從而產(chǎn)生各種光譜項(xiàng)和能級(jí)，如圖18所示。稀土元素的電子能級(jí)是多種多樣的，

10、例如鐠原子在4f36s2狀態(tài)有41個(gè)能級(jí)，在4f6s6P有500個(gè)能級(jí)，在4f25d6s2有100個(gè)能級(jí)， 4f35d6s有750個(gè)能級(jí)， 4f35d2有1700個(gè)能級(jí)，而釓原子的4f75d 6s2則有3106個(gè)能級(jí)，它的激發(fā)狀態(tài)4f75d6s6P則有多達(dá)36000個(gè)能級(jí)。各能級(jí)之間的躍遷受光諾選律的限制，所以實(shí)際觀察到的光譜譜線還不至于多到無(wú)法估計(jì)。通常具有末充滿f電子殼層的原子或離子的光譜約有30000條可觀察到的譜線，具有末充滿d電子完層的過(guò)渡金用元素的譜線約有7000條，而具有未充滿的P電子殼層的主族元素的語(yǔ)線則共有1000條。由此可見(jiàn)，稀土元素的電子能級(jí)和譜線要比一般元素更多種多樣，

11、它們可以吸收或發(fā)射從紫外、可見(jiàn)到紅外光區(qū)的各種波長(zhǎng)的電磁輻射。 (3)稀土離子的電子優(yōu)級(jí)多種多樣的另一特征是有些激發(fā)態(tài)的平均壽命長(zhǎng)達(dá)10-210-6秒，而一般原子或離子的激發(fā)態(tài)的平均壽命只有10-810-10秒，這種長(zhǎng)壽命的激發(fā)態(tài)叫做亞穩(wěn)態(tài)。稀土離子有許多亞穩(wěn)態(tài)是由于4f4f電子能級(jí)之間的自發(fā)躍遷是禁阻躍遷，它的躍遷幾率很小，所以激發(fā)態(tài)的壽命就長(zhǎng)。這是稀土可以作為激光和熒光材料的根據(jù)。 (4)在鑭系元素離子的4f亞層外面，還有(5s2)(5P6 )電子層。由于后者的屏蔽作用，使4f亞層受化合物中其他元素的勢(shì)場(chǎng)影響(在晶體或絡(luò)離子中這種勢(shì)場(chǎng)叫晶體場(chǎng)或配位體場(chǎng))較小。因此鑭系元素化合物的吸收光譜和

12、自由離子的吸收光譜基本一樣，都是線狀光譜，這和d區(qū)過(guò)渡元素的化合物的光譜不同，它們的光譜是由3d3d的躍遷產(chǎn)生的。nd亞層處于過(guò)渡金屬離子的最外層，外面不再有其他電子層屏蔽，所以受晶體場(chǎng)或配位體場(chǎng)的影響較大，所以同一元素在不同化合物中的吸收光譜往往不同，又由于譜線位置的移動(dòng)，吸收光譜由氣體自由離子的線狀光譜變?yōu)榛衔锘蛉芤褐械膸罟庾V。2.2.2稀土的發(fā)射光譜及其應(yīng)用上面討論了稀土離子的電子能級(jí)。稀土原子也有相應(yīng)的能級(jí)圖，在常溫時(shí)它們處于最低的能級(jí)即基態(tài)。但當(dāng)被火焰、電弧、電花、氣體放電或其他方法所激發(fā)的時(shí)候，稀土原子或離子就躍遷到較高的各能級(jí)即激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們從較高的能級(jí)E跳回到較低的E能級(jí)時(shí)

13、，就能放出一定波長(zhǎng)的光。如果E和E均用波數(shù)的單位即倒數(shù)厘米(厘米-1)表示時(shí)，則例如Nd+3從4F3/2(E11400厘米-1)跳到4I11/2 (E2000厘米-1)，放出光波的波數(shù)和波長(zhǎng)為 = E- E=11400-2000=9400厘米-1=1.06×10-4厘米=1.06=10600埃 2.2.3稀土的吸收光譜及其應(yīng)用白光照射在物質(zhì)上，物質(zhì)如果完全吸收則呈現(xiàn)黑色，如果對(duì)所有波長(zhǎng)的光的吸收程度相差不多則呈現(xiàn)灰色。還有許多物質(zhì)吸收某些波氏的光另外又對(duì)其它波任有強(qiáng)烈的散射，它就呈現(xiàn)相應(yīng)的顏色，物質(zhì)吸收光的波長(zhǎng)與呈現(xiàn)的顏色的關(guān)系如表l12所示。 吸收光的顏色與觀察到的顏色互稱(chēng)補(bǔ)色，互

14、為補(bǔ)色的兩種光合在一起就呈白光，表l13列出三價(jià)鑭系元素離子的顏色。從表1-13中可以看到下列特點(diǎn)： 具有f0，f14結(jié)構(gòu)的La3+、Lu3+、Sc3+、Y3+在200010000埃區(qū)域無(wú)吸收，故無(wú)色。具有f7、f1、f6、f8的離子吸收峰全部或極大部分在紫外區(qū)，具有f13的離子吸收峰在紅外區(qū)，所以都無(wú)色。具有fx和f14-x的離子的光譜項(xiàng)的L和S相同，只有f不同，它們的顏色也基本一樣。2.3稀土熒光和場(chǎng)致發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理物質(zhì)在x射線，電子射線或紫外光的照射下，可從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后從激發(fā)態(tài)躍遷到較低的能級(jí)就能放出不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，這種現(xiàn)象叫做熒光。例如氧化釔銪熒光粉Y2O3：Eu(含銪

15、4原子百分比)或硫氧化釔銪熒光扮Y2O2S：Eu (含銪4%原子萬(wàn)分比)可做彩色電視的紅粉，其色彩鮮镕穩(wěn)定，完度大大超過(guò)不合稀土的紅粉(Zn，Gd)S：Ag。又如Y2O2S：Tb，Gd202S：Tb，16：oas：Tb等高亮度熒光扮可用于投影電視，供軍事指揮系統(tǒng)顯示，人民公社生產(chǎn)隊(duì)及200人左右單位集體收看。常用高壓汞燈的發(fā)光特點(diǎn)偏重于藍(lán)綠色，照明物體后，不能準(zhǔn)確重復(fù)日光照耀的顏色。在高壓汞燈中加入摻銪的釩酸釔熒光粉或釩磷酸釔熒光粉，可以利用汞燈發(fā)出的紫外線激發(fā)銪，產(chǎn)生紅色熒光，與原來(lái)汞燈的藍(lán)綠色光合在一起，使之更接近于日光，亮度也有所增加。物質(zhì)在直流、交流或脈沖電場(chǎng)的作用下，也可從基態(tài)躍遷到

16、激發(fā)態(tài)，然后回到較低的能級(jí)而發(fā)光，這種現(xiàn)象叫做場(chǎng)致發(fā)光。例如用Y203作為基質(zhì)，接氧化銪作為激活劑場(chǎng)致發(fā)光扮，在6噸厘米2的壓力下壓成發(fā)光屏夾在兩屏電極之間，通以450伏左右的直流電，就能發(fā)出波長(zhǎng)為611nm的紅光，其發(fā)光效率高，毋需防潮。又如在ZnS：Gu場(chǎng)致發(fā)光屏材附中接入少量銪，發(fā)光亮度可以增加l倍以上，可用于體育比賽用的電動(dòng)記分牌等。再如摻鉺硫化鋅(ZnS：Er·Gu)薄膜場(chǎng)致發(fā)光數(shù)碼片，可以發(fā)出綠光。下面舉Y203S：Eu電視熒光扮為例，說(shuō)明它的發(fā)光機(jī)理。根據(jù)Eu3+激活的Y203S或Y203在連續(xù)激發(fā)下發(fā)光的增長(zhǎng)與衰落規(guī)律的研究，它的發(fā)光機(jī)理主要是復(fù)合發(fā)光而不是分立中心發(fā)

17、光，復(fù)合發(fā)光大致分為下列幾步進(jìn)行：陰極射線首先使基質(zhì)Y203S激發(fā)。被激發(fā)的基質(zhì)把能量傳遞給Eu3+的基態(tài)7F0，使它躍遷到激發(fā)態(tài)5D1和5D0。由5D1和5D0躍遷到7FJ(J0，1，2，3，4，5)發(fā)出各種波長(zhǎng)的熒光如表115。3增強(qiáng)稀土離子發(fā)光的方法與機(jī)理3.1、改變或優(yōu)化工藝條件?，F(xiàn)以上海復(fù)旦-科恨發(fā)光材料研究中心一成果說(shuō)明： 新老工藝如下圖4：對(duì)比新老工藝可從以下幾方面增強(qiáng)稀土離子的發(fā)光特性：(1)新工藝的原料選擇對(duì)制得的熒光粉材料性能有一定的影響，其基質(zhì)材料選用亞細(xì)、單分散、顆粒均勻(最好是球形)，不團(tuán)聚的粉體。 (2)混料：新工藝選用特殊混料方法，使基質(zhì)和其他材料的表面具有粘附性

18、，粒子均勻性分散性好，高溫灼燒易得到純相產(chǎn)品，未進(jìn)入晶格的發(fā)光中心的數(shù)量可大大減少，從而使熒光粉光衰大大降低。(3)新工藝選用自制的TiO2，A12O3，MgO， Y2O3，等溶膠，主要以金屬羥氧化物為原料水解制得，其顆粒均勻(納米級(jí))，包覆其氧化物薄膜在熒光粉表面，烘干、制燈后點(diǎn)燃一定時(shí)問(wèn)，光衰下降 (相比于不包膜的熒光粉)。3.2、將稀土材料制成納米材料： 李振鋼等研究了三種ZnS：Tm 納米晶(粒徑分別為3.6nm、3.8nm 和4.1nm)的光激發(fā)發(fā)射光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為332nm，發(fā)射光譜的峰值分別為483nm、484nm和485nm。這3個(gè)峰值接近于ZnS： Tm 體材料的Tm3+發(fā)射

19、的480nm 的峰值，這是Tm3+離子1G4向3H6躍遷產(chǎn)生的發(fā)射。同時(shí)還研究了ZnS：Tb的三種納米晶的光激發(fā)發(fā)射光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為332nm，發(fā)現(xiàn)了其發(fā)射光譜峰值為548nm、547nm 和546nm，這3個(gè)峰值接近于ZnS：Tb體材料的Tb3+的544nm 的峰值，這是Tb3+離子5D4向7F5躍遷產(chǎn)生的發(fā)射，這兩組發(fā)射峰表明，銩、鋱雜質(zhì)已摻入ZnS之中并且隨著晶粒長(zhǎng)大，發(fā)射光增強(qiáng)，表明隨晶粒長(zhǎng)大，發(fā)光中心增加，即進(jìn)入ZnS納米晶中的Tm3+或Tb3+的絕對(duì)數(shù)增加。納米Y2O3：Eu3+及納米YAG ：Ce3+的光譜中均有光譜藍(lán)移現(xiàn)象。藍(lán)移的大小與納米粉體的粒徑有關(guān)。伴隨這些現(xiàn)象的同時(shí)，納

20、米Y2O3：Eu3+及納米YAG ：Ce3+的晶格也發(fā)生了畸變現(xiàn)象，這可能是由于納米材料的巨大表面張力導(dǎo)致了晶格畸變，并通過(guò)晶體場(chǎng)的作用產(chǎn)生了光譜藍(lán)移。納米尺寸不僅會(huì)導(dǎo)致品格畸變，而且稀土氧化物納米微粒小到一定程度后還會(huì)出現(xiàn)物相的變化，如某些利用物理方法合成的超細(xì)稀土氧化物納米微粒(<10nm)中有高壓物相及新相的出現(xiàn)。對(duì)摻Ce4+的介孔SiO2進(jìn)行熒光測(cè)試，觀察到兩個(gè)熒光帶，一個(gè)位于紫外區(qū)340nm，另一個(gè)位于紅光范圍650nm處。Al3+的摻雜會(huì)明顯增強(qiáng)Ce4+SiO2熒光強(qiáng)度，A13+的添加可以使發(fā)光強(qiáng)度增高5倍以上。Tb3+和A13+的共摻SiO2介孔固體(干凝膠)也發(fā)現(xiàn)了極強(qiáng)的

21、熒光增強(qiáng)現(xiàn)象，在綠光波段546nm 處出現(xiàn)一尖銳的熒光峰，這是Tb3+的4f電子躍遷所引起的。熒光峰的強(qiáng)度可以通過(guò)A13+的加入量進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)Al：Tb=10：1(摩爾比)時(shí)，有最佳綠光增強(qiáng)效果，強(qiáng)度增加1O倍，A1：Tb為5O：1時(shí)發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。在Sm摻雜的SiO2介孔固體(干凝膠)中，A1：Sm=10：1時(shí)為最佳熒光增強(qiáng)。 納米Y2O3：Eu3+和納米Eu2O3微粒的熒光壽命與體材相比有明顯的延長(zhǎng)。與微米Y2O3：Eu3+相比，納米Y2O3：Eu3+ (粒徑Z0nm)具有較高的激活劑臨界濃度。微米Y2O3：Eu3+中Eu3+臨界濃度為6 %(摩爾分?jǐn)?shù))，而納米Y Y2O3：Eu3+中Eu3

22、+的臨界濃度為8 %(摩爾分?jǐn)?shù))，這種現(xiàn)象反映納米Y2O3：Eu3+的能量傳遞過(guò)程發(fā)生了重要變化。納米微粒的尺寸效應(yīng)，對(duì)納米稀土發(fā)光材料結(jié)構(gòu)的影響還表現(xiàn)在激活劑在晶格中所處的點(diǎn)陣格位不同，所產(chǎn)生的光譜峰的位置和強(qiáng)度也不同。HeikeMeyssamy等們研究發(fā)現(xiàn)，LaPO4：Eu3+納米微粒占的點(diǎn)陣格位發(fā)生了變化。由以上可知納米化的稀土材料有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)熒光壽命變化(2)紅外吸收帶寬化(3)光譜發(fā)生紅移或藍(lán)移(4)濃度猝滅。4、稀土光學(xué)材料的應(yīng)用 以下主要從農(nóng)業(yè)、軍事、居民消費(fèi)、醫(yī)用等領(lǐng)域介紹稀土發(fā)光材料的應(yīng)用。4.1在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用 將發(fā)光材料作為太陽(yáng)光的轉(zhuǎn)光劑，加入到農(nóng)用塑料薄膜中制

23、成農(nóng)膜或大棚，改善光合作用的光質(zhì)，提高光能利用率，促進(jìn)農(nóng)作物、主要使蔬菜的早熟和增產(chǎn)。這一新技術(shù)于20世紀(jì)90年代在我國(guó)迅速發(fā)展。目前使用和發(fā)展的轉(zhuǎn)光劑分兩大類(lèi)：（1）有機(jī)銪（釤）的配合物/螯合物；（2）稀土激活的發(fā)紅光無(wú)機(jī)熒光體。這一新技術(shù)對(duì)西部和北部綠色農(nóng)業(yè)工程發(fā)展，甚至脫貧致富很有幫助。4.在軍事方面的應(yīng)用稀土發(fā)光材料制作的各種顯示器已用于殲擊機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)和武裝直升機(jī)中，提高其功能和性能。長(zhǎng)余輝夜光粉制品用于艦艇等方面。我國(guó)有關(guān)單位已做出了貢獻(xiàn)。.在居民消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用1、白光LED發(fā)白光的發(fā)光二極管（LED）在20世紀(jì)90年代末出現(xiàn)，成為第四代照明光源。實(shí)現(xiàn)白光LED其中有兩個(gè)重要方案：（1

24、）藍(lán)光LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光的熒光體有機(jī)結(jié)合組成白光LED；（2）像三基色節(jié)能燈那樣發(fā)紫外光LED芯片和可被紫外光有效激發(fā)而發(fā)紅、藍(lán)、綠的三基色熒光體或多基色熒光體有機(jī)結(jié)合。由藍(lán)色I(xiàn)nGaN LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光的鈰激活的稀土石榴石熒光體有機(jī)結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)發(fā)白光LED目前的主導(dǎo)方案，在國(guó)內(nèi)外已產(chǎn)業(yè)化。在這種稀土石榴石熒光體在我國(guó)有良好的基礎(chǔ)和很高的水平，用國(guó)產(chǎn)的這種熒光體制作的白光LED達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。、CRT顯示用稀土發(fā)光材料目前彩管中紅粉普遍采用銪激活的硫氧化釔（Y2O2SEu）熒光粉。由于氧化釔、氧化銪價(jià)格昂貴，致使紅粉成本較高。目前的研究方向是探索與優(yōu)化

25、納米級(jí)稀土紅色熒光粉的制備工藝，將稀土氧化物超細(xì)化、納米化，同時(shí)盡量減少稀土用量或?qū)ふ伊畠r(jià)材料以代替紅粉中昂貴的稀土原料。藍(lán)粉使用銀或銀、鋁激活的硫化鋅，盡管研制了銩激活的硫化鋅或二價(jià)銪離子激活的氯磷酸鍶等新的藍(lán)粉，但由于發(fā)光效率和成本比不上銀激活的硫化鋅，未得到推廣使用。綠粉主要采用鈣、鋁激的硫化鋅（鎘），該熒光粉光衰較紅粉和綠粉大，故需開(kāi)發(fā)新的綠粉。據(jù)報(bào)道，鋱激活的硫氧化鑭特性較好，但發(fā)光效率低，而鈰激活的硫化鈣雖然發(fā)光效率高，但穩(wěn)定性差。投影電視用熒光粉與普通彩電熒光粉相比，需承受更大的電流密度和更高的陰極電壓。紅粉采用銪激活的氧化釔。綠粉以鋱為激活劑，基質(zhì)主要有釔鋁石榴石、溴氧化鑭、氯氧化鑭等。藍(lán)粉采用二價(jià)銪激活的堿土金屬氯磷酸鹽或堿土金屬硅酸鹽。2001年，中科院長(zhǎng)春光機(jī)所與物理所研制成功了彩色投影電視用稀土熒光粉，具有亮度大、對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了世界商用投影管的要求。該項(xiàng)目是國(guó)家"863"計(jì)劃資助的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，2002年已進(jìn)行了中試，其產(chǎn)品在天津三星電管廠已進(jìn)行試用，符合要求。計(jì)算機(jī)顯示器要求熒光粉具有高亮度、高對(duì)比度和清晰