《納米稀土熒光材料》PPT課件

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1、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。當某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）。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、化學發(fā)光和生物發(fā)光等。稀土發(fā)光具有吸收能力強，轉(zhuǎn)換

2、效率高，可發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見光區(qū)有很強的發(fā)射能力等優(yōu)點。稀土發(fā)光材料已廣泛應用在顯示顯像、新光源、X射線增光屏等各個方面。比如：稀土元素的電子組態(tài)是[Xe]4f0-145s25p65d0-16s2。鑭系元素離子的吸收光譜或激發(fā)光譜,來源于fn組態(tài)內(nèi)的電子躍遷,即f-f躍遷;組態(tài)間的能級躍遷,即4f-5d,4f-6s,4f-6p等躍遷:還有電荷遷移躍遷,即配體離子的電子向Ln3+離子的躍遷,從高能級向低能級的躍遷就產(chǎn)生相應的發(fā)射光譜。由上表知道，有些稀土元素元素如Sm，Eu,Tb和Dy

3、的離子熒光最強，而有些如Y,La,Lu等則沒有熒光，因此可以用于合成熒光材料的基質(zhì)。（有實驗室合成了苯乙烯/烷氧釔共聚物，檢測出沒有稀土熒，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、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應等。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特性,從而影響其中摻雜的激活離子的發(fā)光和動力學性質(zhì),如光吸收、激發(fā)態(tài)壽命、能量傳遞、發(fā)光量子效應和濃度猝滅等性質(zhì)。制備納米發(fā)光材料的

4、制備可分為成核、晶核增長和晶核控制，為了得到納米級顆粒，對晶核增長過程必須嚴格控制，長大速率除與濃度有關外，更決定于溫度。要抑制晶核增長過程，最有效的手段就是降低溫度（T），即用軟化學制備最易獲得納米材料。軟化學法典型的有：沉淀法、相轉(zhuǎn)移法、界面合成法、插入反應法、離子交換法、熔鹽（助熔劑）法、有機元素化合物熱解法、生物礦化過程、自組裝法等粒徑對熒光性能的影響合成粒徑對熒光壽命的影響化學沉淀法此法是工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中用得最多的一種，工藝易于控制?；瘜W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

5、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，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:，將混合溶液過濾，置于80℃烘箱中，3h以后，溶液開始混濁，反應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。化學沉淀法的優(yōu)點是組分均勻性好，

6、工藝易于控制。缺點是對原料的純度要求較高，合成路線較長，易引入雜質(zhì)。溶膠-凝膠法溶膠凝膠法是應用前景非常廣闊的合成方法，用此法可獲得粒徑更細的發(fā)光粉，無需研磨，且合成溫度比傳統(tǒng)的合成方法要低，對合成納米發(fā)光材料具有一定的潛力。原料活性單體溶膠凝膠材料。溶膠-凝膠法的優(yōu)點：（1）化學反應條件溫和，成分容易控制；（2）工藝、設備簡單；（3）產(chǎn)品純度高：合成過程中無需機械混合，不易引進雜質(zhì)；（4）均勻：溶膠由溶液制得，化合物在分子級水平混合，故膠粒內(nèi)及膠粒間化學成分一致；（5）膠粒尺寸小，制得的顆粒細；（6）

7、可容納不溶性組分或不沉淀組分，不溶性顆粒均勻地分散在含不產(chǎn)生沉淀組分的溶液中，經(jīng)膠凝化，不溶性組分可自然地固定在凝膠體系中，不溶性組分顆粒越細，體系化學均勻性越好；（7）摻雜分布均勻，可溶性微量摻雜組分分布均勻，不會分離、偏析；（8）比醇鹽水解法優(yōu)越；（9）粉末活性高。其缺點有：原材料價格較貴，凝膠顆粒之間燒結(jié)性差，產(chǎn)物干燥時收縮大。微乳液法此法是利用兩種互不相溶的溶劑（有機溶劑和水溶液）在表面活性劑作用下形成一個均勻的乳液，液滴尺寸控制在納米級，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

8、長、聚結(jié)、團聚等過程局限在一個微小的球形液滴內(nèi)形成球形顆粒，避免了顆粒間進一步團聚。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.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