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稀土发光材料-

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2、红粉性能的影响因素 稀土红色荧光粉
Eu3+离子浓度的影响:
➢在较低Eu3+浓度时,人们可以观测到更高能级的5D1,5D2甚至5D3的跃迁, 这些发射位于光谱的黄区和绿区,是有害的;当Eu3+浓度升高时这些高能级 的发射通过交叉弛豫被猝灭,所以荧光粉中Eu3+浓度一般在4%以上。 ➢当Eu3+浓度太高时,会形成Eu3+~Eu3+离子对。这些离子对吸收能量后形 成共振,把能量以热的形式消耗掉而不发射光。
2、稀土红粉的光学特性
Y2O3:Eu3+荧光粉吸收254nm的紫外光,发射611nm的红光,半高宽7nm。 其色纯度高,量子效率高,接近100%。光衰特性好,耐185nm的短波辐射。
Y2O3:Eu3+荧光粉的 激发光谱(a),漫反射光谱(b)
Y2O3:Eu3+荧光粉的 发射光谱
2、光谱图及色品参数
➢具有一定的耐紫外辐照和离子轰击的稳定性。
2000-2010年我国灯用稀土三基色荧光粉产销量表
年份
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
产销量(吨)
400 800 1000 1400 1800 2300 3715 5729 5506 6800 8675
第一代荧光粉
第一代灯用荧光粉(1938——1948年)
CaWO4蓝粉 最早的灯用荧光粉: Zn2SiO4:Mn绿粉
缺点:
CdB2O5:Mn橙红粉
➢光效低 (40lm/W~50lm/W) 。 ➢Be有毒。 ➢相对密度、粒度不同,不易匹配。
荧光粉的发展历史
MgWO4
+

稀土发光材料

稀土发光材料
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一次特性
发 发射光谱
光 CIE色度坐标
学 参 数
发光效率 相对亮度、热稳定性及热猝灭性
组成 物相组成、表面组成 物理 粒度、比表 灯用稀土发光材料
➢ 在低压汞灯中,放电能量的60%转换为253.7nm紫外光辐 射;此外,还有5%对发光无任何贡献的185nm紫外光辐 射;可见光辐射仅占2%左右,因此不涂荧光粉的灯的光 效很低,只有2~5lm/W,不能直接作为照明光源。
目录
第一讲 发光的基础知识 第二讲 稀土发光材料基本知识 第三讲 稀土荧光粉的制备方法及性能评价 第四讲 灯用稀土发光材料 第五讲 稀土长余辉发光材料 第六讲 显示用稀土荧光粉
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第一讲 发光的基础知识
➢ 发光是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量, 而这种多余能量的发射过程具有一定的持续时间。
➢ 当电子依次填入4f亚层的不同m值的轨道时,组成了镧系 基态原子或离子的总轨道量子数L,总自旋量子数S和总角 动量量子数J和基态光谱项2S+1LJ。要求会导求给出稀土离
子的基态光谱项。
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➢ Tb3+有8个4f电子,2个自旋相反,6个为自旋平行的未成 对电子,将所有电子的磁量子数相加,得
L m 23 21 01 23 3
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➢ 荧光粉的一次特性是指荧光粉的发光特性和其他物理性能。 包括荧光粉的激发及发射光谱、发光亮度、粒度、体色等。
好的荧光粉一次特性应该具备: 1. 高的发光效率; 2. 预期的发光光谱和色坐标; 3. 优异的温度特性(热稳定、热猝灭); 4. 耐紫外线的辐照和离子轰击的稳定性。
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➢荧光粉的二次特性理指荧光粉的使用特性。包括分散性、
➢ Ce3+离子能敏化Nd、Sm、Eu、Tb、Dy和Tm等稀土离子 ,它也能敏化 Mn、Cr、Ti等非稀土离子。在某些基质中 Ce3+离子也能被Gd3+、Th4+等离子所敏化。

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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。
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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。
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研究现状
总结
MMOF骨架既可以作为一个主体基质,为引入的镧系离子提供保护 ,也可以作为一个天线,来敏化镧系离子的发光。这些Ln3+@1材料强烈 的镧系发光和较高的荧光量子效率,表明从MOF配体到镧系离子的能量 迁移是很有效的。此外,通过改变负载的镧系离子的量或者激发波长 ,可以调节材料的发光颜色。尤其是在特定的Eu3+掺杂负载浓度或者特 定的激发波长下,Eu3+@1可以发出明亮的白光。
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研究现状
之后,他通过将1的纳米颗粒浸泡在不同镧系离子
氯化盐的乙醇溶液中,把不同的镧系离子引入到1的
孔道中。在封装了镧系离子后,1的结构并没有被破
图2.2 Ln3+@1(Ln=Eu,Tb,Eu/Tb) 样品的PXRD图
坏,因为封装镧系离子后样品(Ln3+@1)的PXRD跟1的是 一致的(图2.2)。此外,镧系离子的封装也没有改变1

稀土发光材料

稀土发光材料
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• 在配料过程中,首先要精确称量出按照 发光材料的化学式计算出的各种原料及 添加的助熔剂、还原剂或疏松剂等,然 后把这些原料混和研磨均匀。高温反应 是在一定(如:还原,惰性等)气氛中、在 一定温度下加热一定时间,使原料组分 间发生化学反应形成基质多晶体(粉末), 并使掺杂离子进入基质晶格的过程。
RE2O3。 • 稀土元素是典型的金属元素。它们的金
属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素, 而比其他金属元素活泼。
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2.3 稀土资源
• 现在用于工业提取稀土元素的矿物主要 有四种—氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿 和风化壳淋积(离子吸附)型矿,前三种 矿占西方稀土产量的95%以上。独居石 和氟碳铈矿中,轻稀土含量较高。磷钇 矿中,重稀土和钇含量较高,但矿源比 独居石少。
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• (2)利用加热照明:1879年10月21日, 爱迪生成功地发明了世界上第一只电灯 泡(白炽灯),开始了以加热代替燃烧产生 光的技术。当时爱迪生使用碳丝作为光 源的发光体,明亮现象由受热的碳丝产 生,这种白炽灯寿命很短,只点燃了几 十小时,发光效率也很低,只有1.4流明 每瓦(lm/W)。发展至今天,虽然改用钨 丝代替了碳丝作为白炽灯光源的发光体, 但制成的白炽灯的发光效率仍是很低的, 约十几个流明每瓦。
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• 多介绍一点:发光是一种非平衡辐射, 它与其它类型非平衡辐射的主要区别是 “发光”具有弛豫时间。这是“发光” 的最重要的特点。其它非平衡辐射则没 有这点弛豫时间。发光在这段驰豫时间 内可能发生各种过程,在驰豫时间也可 能丧失发光本领,称为猝灭。
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1.3 发光的分类
• 根据被激发的方式不同,发光主要有: • 光致发光 (photo-luminescence) • 电致发光 (electro-luminescence) • 阴极射线发光 (cathode-luminescence) • X射线及高能粒子发光(包括X射线、γ射

稀土发光材料ppt分析

稀土发光材料ppt分析

的得到的产物1小了很多。TEM照片中观察到的包
裹1的纳米颗粒的糊状物可能是无定形的铝的羧
图 2.1
酸盐。这些铝的羧酸盐是由MOF1的分解得到的, 因为MOF1对TEM的高能电子束很不稳定,TEM表征 过程中电子束的照射会导致其分解。
研究现状
之后,他通过将1的纳米颗粒浸泡在不同镧系离子 氯化盐的乙醇溶液中,把不同的镧系离子引入到1的 孔道中。在封装了镧系离子后,1的结构并没有被破
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,由两层硅氧四面体层和
的热稳定性。图 中 b所示,随着蒙脱土的加入,
在230-450℃区间内热失重明显减小,说明蒙脱
热失重图 土增强了配合物的热稳定性。从450-650℃区间 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
内热失重归属于蒙脱土层间树形分子及有机配体 的分解所致。
研究现状
荧光光谱分析
度增强。这种互敏化作用说明配体与稀土中心离
荧光光谱图 a: 乙酰丙酮铕配合物 发射增强的现象与配合物的结构和分子内能量传 b: 掺杂树形分子乙酰丙酮铕/蒙脱土复合材料
子之间存在相互作用。树形分子使Eu3+特征荧光
递有关。
研究现状
红外光谱分析
从谱图中的a可知,分子存在着CH3、C-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-OSi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

3-2-稀土发光材料(共29张)

3-2-稀土发光材料(共29张)
我们通过电子枪(Electron gun)来解决这 个问题,电子枪可以发射非常高速的电子 束。
其工作原理是由灯丝加热阴极,阴极发射电子 ,然后在加速极电场的作用下,经聚焦极聚成 很细的电子束,在阳极高压作用下,获得巨大 的能量,以极高的速度去轰击荧光粉层。这些 电子束轰击的目标就是荧光屏上的三基色。为 此,电子枪发射的电子束不是一束,而是三束
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CRT发光材料由作为主体的化合物(基质(jī
zhì))和少量作为发光中心的掺杂离子所组成。
其中稀土激活元素有Ce、Pr、Nd、Sm、 Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm等。
CRT显示器 阴极射线显像管显示器
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CRT 显示器原理
CRT显示器
电子枪(Electron gun)
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平板显示 及电致发光显示等。 等离子体显示用荧光粉主要发光区域在紫外区域, 所用的红粉为铕激活的硼酸钇和硼酸钆,绿粉为锰激 活的硅酸锌,蓝粉为二价铕激活的碱土金属多铝酸盐 。 场发射显示器用荧光粉基本是由传统CRT用荧光粉 加以改进而制成,要求荧光粉组成稳定,发光效率高 ,不易(bù yì)分解,颗粒结晶质量完好,物理化学性能 稳定,颗粒尺寸小,目前尚未见规模化生产。
3.4 稀土阴极射 线 发光材料 (yīn jí shè xiàn)
cathode ray tube, CRT
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阴极射线发光材料是应用最为广泛的发 光材料之一,主要用于电视、示波器、雷 达(léidá)、计算机等各种荧光屏和显示器,荧 光粉产量经济效益大,其中尤以彩电电视 荧光粉发展最快。在显示技术中常用的显 像管、示波管、雷达指示管、存储管总称 为阴极射线管,其管壳形成了电子束工作 的真空环境,电子枪产生的电子束经聚焦 偏转后以较高的能量轰击荧光屏,使荧光 粉产生光输出,从而将电信号转换成光学 图像。

3-3_稀土发光材料

3-3_稀土发光材料
子的能量,即发光材料吸收高能量的
低波辐射,发射出低能量的长波辐射,
称为遵循斯托克斯(Stokes)定律或 stokes 效应。
• 然而,还有一种发光现象恰恰相反:激
发波长大于发射波长,这称为反Stokes
效应或上转换现象。 • 迄今为止,上转换发光材料绝大多数都 是掺杂稀土离子的化合物,这是稀土的 另一种发光本领,即利用稀土元素的亚 稳态能级特性,可以吸收多个低能量的 长波辐射,经多光子加和后发出高能量
3.稀土激活的硅酸盐长余辉材料
• 以硅酸盐为基质的长余辉发光材
料由于具有良好的化学稳定性和
热稳定性,且其原料SiO2廉价、
易得,一直受人们的重视。
4.稀土长余辉发光材料的 应用
将长余辉材料制成发光涂料、
发光油墨、发光塑料、发光纤维、
发光纸张、发光玻璃、发光陶瓷、
发光搪瓷和发光混凝土……可用于
•其中A为基态能级, B和C为激发态能级。 能级C和B之间能量 差与能级B和A之间 的能量差相等。若 某一辐射的能量与 上述能量差一致, 则会产生激发,离 子会从A激发到B。 如果能级B的寿命 不是太短,则激发 辐射将进一步将该 离子从B激发到C。 最后就发生了从C 到A的发射。
满足上转换发光材料的两个 条件
的短波辐射,从而可使人眼看不见的红
外光变成可见光。
(一)发光制
•上转换是通过双光子或多光子机制将长 波辐射转换为短波辐射。发光中心相继 吸收两个或多个光子,再经过无辐射弛 豫达到发光能级,由此跃迁到基态放出 一可见光子。 •对于上转换发光机制的研究主要集中在 稀土离子的能级跃迁,基质材料和激活 离子不同,跃迁基质也有所不同。
• 目前,灯用稀土三基色荧光粉的 主要成分是: • 蓝光(450nm)的 BaMg2Al16O27:Eu2+ • 绿光(543nm) MgAl11O16:Ce3+,Tb3+ • 红光(611nm)Y2O3:Eu3+

稀土发光ppt

稀土发光ppt

荧光体 颗粒形状 发射峰/nm 发光颜色
CaWO4 多面体
430 蓝O2S:Tb 多面体
545/490 绿
LaOBr:Tb 片状
462/374 蓝
LaOBr:Tm 片状
483/405 蓝紫
M’YTaO4:Tm 多面体
410 蓝紫
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稀土发光材料-其他稀土发光材料
5D4→7F5跃迁产生的,颜色为黄绿色,与标准绿色有较 大差距。
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稀土发光材料-光致发光材料
光致发光材料早前主要用于隐蔽照明、紧急照明以
及飞机的仪表盘等,随着上世纪70年代能源危机的出现, 发光材料用于照明设备的研究逐渐成为热点,荧光灯稀
土材料迅速发展。荧光灯使用的三基色材料主要为发红
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稀土发光材料-电致发光材料
电致发光是将电能直接转换为光能的现象。目前应 用 稀 土 电 致 发 光 的 主 要 为 交 流 薄 膜 电 致 发 光 (ACTFEL) 与粉末直流电致发光(DCEL)。ACTFEL发光材料主要有 三价稀土氟化物掺杂的ZnS和ZnSe,比如说红色发光材 料 是 ZnS:NdF3 、 ZnS:SmF3 和 ZnS:EuF3 , 绿色 发 光材料 ZnS:TbF3、ZnS:ErF3和ZnS:HoF3,蓝色为ZnS:TmF3等; 碱 土 金 属 方 面 主 要 是 稀 土 离 子 激 活 的 CaS 和 SrS 材 料 。 DCEL主要是稀土氯化物激活的CaS和SrS材料。
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稀土发光材料-阴极射线发光材料
目前在投影电视需要的荧光体比较少,红色荧光体
主要为前面所述的掺铕硫氧化钇,蓝色荧光体主要有
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