納米稀土熒光材料課件

納米稀土熒光材料熒光熒光，又作“螢光”，是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長(zhǎng)的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長(zhǎng)長(zhǎng)的出射光（通常波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波段）。稀土熒光的產(chǎn)生稀土發(fā)光材料：RareEarthLuminescentMaterials

稀土發(fā)光是由稀土4f電子在不同能級(jí)間躍出而產(chǎn)生的，

因激發(fā)方式不同，發(fā)光可區(qū)分為光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、放射性發(fā)光、X射線發(fā)光、摩擦發(fā)光、化學(xué)發(fā)光和生物發(fā)光等。稀土發(fā)光具有吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高，可發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見(jiàn)光區(qū)有很強(qiáng)的發(fā)射能力等優(yōu)點(diǎn)。稀土發(fā)光材料已廣泛應(yīng)用在顯示顯像、新光源、X射線增光屏等各個(gè)方面。

由上表知道，有些稀土元素元素如Sm，Eu,Tb和Dy的離子熒光最強(qiáng)，而有些如Y,La,Lu等則沒(méi)有熒光，因此可以用于合成熒光材料的基質(zhì)。（有實(shí)驗(yàn)室合成了苯乙烯/烷氧釔共聚物，檢測(cè)出沒(méi)有稀土熒，則作為熒光材料的基質(zhì)）納米稀土熒光材料納米稀土發(fā)光材料是指：基質(zhì)粒子尺寸在1—100nm的發(fā)光材料。納米粒子本身具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。受這些結(jié)構(gòu)特性的影響,納米稀土發(fā)光材料表現(xiàn)出許多奇特的物理和化學(xué)特性,從而影響其中摻雜的激活離子的發(fā)光和動(dòng)力學(xué)性質(zhì),如光吸收、激發(fā)態(tài)壽命、能量傳遞、發(fā)光量子效應(yīng)和濃度猝滅等性質(zhì)。粒徑對(duì)熒光性能的影響合成粒徑對(duì)熒光壽命的影響化學(xué)沉淀法此法是工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中用得最多的一種，工藝易于控制。化學(xué)沉淀法有很多種，其原理基本相同，常用的有共沉淀法和均相沉淀法。以均相沉淀法為例，將尿素作為為沉淀劑，制備出分散性很好的Y2O3：Eu3+

納米微粒。樣品制備時(shí)，在Y3+

，Eu3+

硝酸鹽溶液中加入尿素，并稀釋至2000ml，其中Y3+濃度為0.04mol·l-1:，Eu3+濃度為0.002mol·l-1:，尿素濃度為2mol·l-1:，將混合溶液過(guò)濾，置于80℃烘箱中，3h以后，溶液開(kāi)始混濁，反應(yīng)1.5-2h后取出，經(jīng)離心分離，并用蒸餾水洗滌，所得沉淀經(jīng)冷凍干燥除去殘留水分，在680-690℃焙燒，得到納米Y2O3：Eu3+粉體?；瘜W(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是組分均勻性好，工藝易于控制。缺點(diǎn)是對(duì)原料的純度要求較高，合成路線較長(zhǎng)，易引入雜質(zhì)。微乳液法此法是利用兩種互不相溶的溶劑（有機(jī)溶劑和水溶液）在表面活性劑作用下形成一個(gè)均勻的乳液，液滴尺寸控制在納米級(jí)，從乳液滴中析出固相的制備納米材料的方法。此法可使成核、生長(zhǎng)、聚結(jié)、團(tuán)聚等過(guò)程局限在一個(gè)微小的球形液滴內(nèi)形成球形顆粒，避免了顆粒間進(jìn)一步團(tuán)聚。分油包水型（W/O）和水包油型（O/W）兩種。這種非均相的液相合成法具有粒度分布較窄，并容易控制等特點(diǎn).微乳液特有的微觀結(jié)構(gòu)及所呈現(xiàn)出的特性使其在納米粒子的制備方面表現(xiàn)出無(wú)可比擬的優(yōu)越性。此法不僅能夠制備粒徑分布均勻的納米粒子，還可以通過(guò)改變微乳液的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)節(jié)其微觀結(jié)構(gòu)來(lái)控制納米粒子的晶態(tài)、形貌及粒徑分布等；從而制備出所需性能的納米稀土發(fā)光材料。一般工藝流程為：

低溫燃燒合成法燃燒合成法是指材料通過(guò)前驅(qū)物的燃燒而獲得的一種方法。在一個(gè)燃燒合成反應(yīng)中，反應(yīng)物達(dá)到放熱反應(yīng)的點(diǎn)火溫度時(shí)，以某種方法點(diǎn)燃，隨后反應(yīng)由放出的熱量維持，燃燒產(chǎn)物即為所需材料。該法制得的產(chǎn)物呈泡沫狀、疏松、不團(tuán)結(jié)、容易粉碎，且發(fā)光下降不明顯，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)便，反應(yīng)迅速，產(chǎn)品純度高，發(fā)光亮度不易受破壞，節(jié)省能源，降低成本，是一種較有前途的制備納米發(fā)光材料的方法。該法也有不足之處，制得產(chǎn)品的純度及發(fā)光性能不太優(yōu)良，在燃燒過(guò)程中還伴有氨等氣體逸出，污染環(huán)境。水熱合成法它是以液態(tài)水或氣態(tài)水作為傳遞壓力的介質(zhì)，利用在高溫高壓下絕大多數(shù)物相均能部分溶于水，而且反應(yīng)在液相和氣相中進(jìn)行。在高溫高壓的水溶液中，許多化合物表現(xiàn)出與常溫下不同的性質(zhì)，如溶解度增大，離子活度增加，化合物晶體結(jié)構(gòu)易轉(zhuǎn)型等。水熱反應(yīng)正是利用這些特殊性質(zhì)來(lái)制備納米粉體。水熱合成的優(yōu)點(diǎn)在于直接生成氧化物，避免了一般液相合成法需要經(jīng)過(guò)煅燒轉(zhuǎn)化成氧化物這一步驟，從而極大地降低乃至避免了硬團(tuán)聚的形成。該法合成溫度低，條件溫和，產(chǎn)物缺陷不明顯，體系穩(wěn)定。