稀土发光材料-3
稀土发光材料及其发光原理)
2020/3/26
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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。
上世纪70年代，稀土X射线发光材料大量应用的有 以下几类： (1)铽激活的稀土硫氧化物 RE2O2S2:Tb(RE:Gd,La,Y)。 (2)稀土激活的卤氧化镧 LaOX:R3+(R:Tb,Tm,Ce;X:Cl,Br)。 (3)二价铕激活的氟卤化钡 BaFX:Eu2+(X:Cl,Br)。 (4)稀土钽酸盐 RETaO4:M(RE:La,Gd,Y;M:Tm,Nb)。
光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发 蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿 光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效
的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+更容易吸收能量进行发射。Ce3+作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb(正硅酸氧钇)以及REMg5BO10(稀土五硼酸 盐)等。
稀土发光材料及其发光原理.
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 光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19 荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效 的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+ 更容易吸收能量进行发射。 Ce3+ 作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给 Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb( 正硅酸氧钇 ) 以及 REMg5BO10( 稀土五硼酸 盐)等。
稀土发光材料及其发光原理
冶金与环境学院
2018/12/20
稀土发光材料
发光是物质中能量的吸收、存贮、传递和转换的 结果；根据发光方式的不同分为光致发光、阴极射线 发光电致发光、放射发光和X射线发光等。稀土离子中， Ce3+和Eu2+发光光谱是宽谱带，其它三价离子都是锐线 谱。三价稀土离子外层电子组成满壳层(5s2p6)，当内层 4f电子吸收能量后跃迁到激发态，再次跃迁至低能级时 释放能量，发射光谱。目前稀土发光材料已广泛应用 于显示显像、新光源、X射线增感器、核物理与核辐射 探测、医学放射图像摄影技术，并向其它高技术领域 拓展。
2018/12/20 4
稀土发光材料
稀土发光材料稀土发光材料是一类具有特殊发光性能的材料，其发光机理主要是由于材料中的稀土离子在受激激发后发生跃迁而产生的。
稀土元素是指化学元素周期表中镧系元素和锕系元素，它们具有特殊的电子结构和能级分布，因此在材料中具有独特的光学性能，被广泛应用于发光材料领域。
稀土发光材料具有多种发光方式，包括荧光、磷光、发光等。
其中，荧光是指材料在受到紫外光等激发光源的照射后，产生可见光的现象。
而磷光是指材料在受到激发后，经过一段时间后才发出光线。
发光则是指材料在受到激发后能立即发出光线。
这些不同的发光方式使稀土发光材料在不同领域有着广泛的应用。
稀土发光材料在照明领域有着重要的应用。
由于其高效的发光性能和长寿命，稀土发光材料被广泛应用于LED照明、荧光灯、荧光屏等领域。
其中，LED照明是目前最为常见的应用之一，稀土发光材料在LED中起着至关重要的作用，能够提高LED的发光效率和色彩表现。
除了照明领域，稀土发光材料还在显示领域有着重要的应用。
例如，在液晶显示器中，稀土发光材料被用作背光源，能够提供均匀的背光效果，并且具有较高的亮度和色彩饱和度。
此外，稀土发光材料还被应用于激光显示、荧光屏等领域，为显示技术的发展提供了重要支持。
在生物医学领域，稀土发光材料也有着重要的应用。
由于其发光性能稳定、光谱范围宽，稀土发光材料被应用于生物标记、生物成像等领域。
利用稀土发光材料标记生物分子，能够实现对生物体内部结构和功能的高灵敏检测，为生物医学研究提供了重要的工具。
总的来说，稀土发光材料具有独特的发光性能和广泛的应用前景，其在照明、显示、生物医学等领域有着重要的作用。
随着科技的不断进步，稀土发光材料的研究和应用将会得到进一步的推动，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
稀土发光材料的应用
稀土发光材料的应用
稀土发光材料是指通过稀土元素掺杂后引入的缺陷能级，使材料在光激发下发生能级跃迁而发光的材料。
下面是稀土发光材料的应用：
一、发光材料
稀土发光材料可以应用于照明、显示、信息传输等领域。
比如，氧化铈中的氧空位能被Eu3+、Tb3+、Sm3+等元素作为宿主掺入，形成的材料可发出蓝、绿、红光，可以用于制备白光发光材料。
二、激光材料
稀土发光材料可以用于制备激光器。
比如，利用掺铒光纤和掺铒光纺织品，可以制备出具有985nm高能量激光输出的掺铒光纤激光器和几乎纯绿光输出的掺铒光纺织品激光器。
三、太阳能电池材料
稀土发光材料还可以用于制备太阳能电池。
比如，利用掺钕低聚物复合电解质，在太阳光的作用下，钕离子能够吸收能量，从而提高太阳能电池的转化效率。
四、光催化材料
稀土发光材料可以用于制备光催化材料。
比如，添加掺铈或掺钕的TiO2材料，在紫外光作用下能够吸收氧气，形成氧化亚氮和羟基自由基，从而具有良好的光催化性能。
五、生物传感材料
稀土发光材料还可以用于生物传感。
比如，利用荧光探针的特性，可以在细胞分子层面上进行生物分析和检测，稀土发光体系中的长发射寿命和独特的能量级分布也使其在分子分析中具有广泛的应用前景。
综上所述，稀土发光材料的应用领域十分广泛，具有重要的科学研究价值和应用前景。
稀土发光材料的综述
稀土发光材料的综述一．前言所谓的稀土元素,是指镧系元素加上同属IIIB族的钪Sc和钇Y，共17种元素。
这些元素具有电子结构相同，而内层4f电子能级相近的电子层构型、电价高、半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质，故其应用十分广泛稀土元素在发光材料的研究与实际应用中占有重要地位。
全球稀土荧光粉占全部荧光粉市场的份额正在逐年增加。
由于稀土发光材料具有优异的性能，甚至在某些领域具有不可替代的作用，故稀土发光材料正在逐渐取代部分非稀土发光材料。
目前，彩色阴极射线管用红粉、三基色荧光灯用蓝粉、绿粉和红粉，等离子显示屏用红粉、蓝粉，投影电视用绿粉与红粉，以及近几年问世的发光二极管照明的黄粉和三基色粉，全是稀土荧光粉。
稀土发光材料已成为信息显示和高效照明器具的关键基础材料之一。
我国是世界稀土资源最丰富的国家，尤其是南方离子型稀土资源(氧化钇)为我国稀土发光材料的发展提供了重要资源保障。
但多年来，我国虽是稀土资源大国，但不是稀土强国。
国家领导人非常重视我国稀土的开发利用工作，明确提出要把我国的稀土资源优势转化为经济优势。
稀土发光材料作为高新材料的一部分，为某些高纯稀土氧化物提供了一个巨大市场，而且其本身具有较高附加值，尤其是辐射价值更是不可估量，故发展稀土发光材料是把我国稀土资源优势向经济优势转化的具体体现。
二．稀土发光材料的合成方法稀土发光材料的合成方法包括水热合成法、高温固相合成法、微波合成法、溶胶——凝胶法、微波辐射法、燃烧合成法以及共沉淀法。
2. 1 水热合成法在水热合成中水的作用是：作为反应物直接参加反应；作为矿化剂或溶媒促进反应的进行；压力的传递介质，促进原子、离子的再分配和结晶化等[1]。
由于在高温高压下，水热法为各种前驱物的反应和结晶提供了一个在常压条件下无法得到的特殊的物理、化学环境,使得前驱物在反应系统中得到充分的溶解，并达到一定的过饱和度，从而形成原子或分子生长基元，进行成核结晶生成粉末或纳米晶[2]。
稀土发光材料及其发光原理综述
2020/2/29
2
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
ZnS:Ag ， 绿 色 荧 光 体 种 类 较 多 ， 有 钇 铝 镓 石 榴 石 系
(Y3(Al,Ga)5O12)，如YAG:Tb，Y(Al,Ga)G:Tb等；卤氧化 镧体系(LaOX)，如LaOBr:Tb，LaOCl:Tb等；正硅酸氧钇
5D4→7F5跃迁产生的，颜色为黄绿色，与标准绿色有较 大差距。
2020/2/29
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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
光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发 蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿 光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效
的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+更容易吸收能量进行发射。Ce3+作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb(正硅酸氧钇)以及REMg5BO10(稀土五硼酸 盐)等。
右图显示了部分稀土 离子与金属硫化物电 致发光材料部分能级 跃迁发射光峰值对应 的波长
对稀土发光材料的认识
对稀土发光材料的认识稀土发光材料是一类具有特殊发光性质的材料，可以在受到激发能量的作用下发出可见光甚至紫外光。
稀土元素是指周期表中的镧系元素，包括镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、铽（Gd）、镝（Dy）、钆（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和镥（Lu）。
稀土发光材料具有许多独特的性质和广泛的应用。
首先，稀土发光材料的发光性能非常优异。
不同的稀土元素可以发射不同波长的光，从紫外光到近红外光都可以覆盖。
这使得稀土发光材料在照明、显示、荧光标记等领域有着广泛的应用。
稀土发光材料具有较高的荧光量子效率。
荧光量子效率是指激发能量转化为荧光光子能量的比例，稀土发光材料通常具有较高的荧光量子效率，可以将激发能量有效地转化为可见光。
这使得稀土发光材料在LED照明和显示技术中得到广泛应用，可以提高能源利用率。
稀土发光材料还具有良好的化学稳定性和光稳定性。
稀土元素具有较高的离子半径和较稳定的电子结构，使得稀土发光材料具有较好的耐热性和耐光性。
这使得稀土发光材料可以在高温、高光强环境下稳定工作，适用于各种特殊环境。
稀土发光材料的应用非常广泛。
在照明领域，稀土发光材料可以用于制造高效节能的LED照明产品，取代传统的白炽灯和荧光灯。
在显示领域，稀土发光材料可以用于液晶显示器背光源，提供高亮度和高色彩还原性能。
在荧光标记领域，稀土发光材料可以用于生物荧光探针，用于细胞成像、蛋白质分析等生命科学研究。
稀土发光材料还可以用于激光技术、太阳能电池、光纤通信等领域。
在激光技术中，稀土发光材料可以作为激光介质，发射高功率、窄线宽的激光光束。
在太阳能电池中，稀土发光材料可以用作增强层，提高太阳能电池的光吸收效率。
在光纤通信中，稀土发光材料可以用于制造光纤放大器，增强光信号传输的距离和质量。
稀土发光材料具有独特的发光性质和广泛的应用前景。
通过不同的稀土元素的组合和调控，可以获得不同波长的发光，满足不同领域的需求。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理稀土发光材料是一类具有特殊发光性能的材料，其发光原理是通过激发能量激发稀土离子，使其跃迁至激发态，再通过非辐射跃迁回到基态而发光。
稀土发光材料具有较高的发光效率和发光稳定性，因此被广泛应用于发光器件、显示器件、荧光材料等领域。
稀土元素是指周期表中镧系元素，包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铥、镱、镥等元素。
这些元素具有特殊的电子结构，其中的4f电子对其光学和电子性质具有重要影响。
稀土元素的4f电子能级结构复杂，使得其在可见光范围内具有多种发光能级，从而产生多种发光色彩。
稀土发光材料可以通过不同的激发方式获得激发能量，如电激发、光激发、热激发等。
其中，光激发是最常见的激发方式。
当稀土发光材料受到外界光源激发时，其能级结构发生变化，使得稀土离子的电子跃迁至激发态。
在跃迁过程中，激发态的电子会吸收能量，跃迁至高能级态。
当激发态的电子跃迁回到基态时，会释放出能量，产生发光现象。
稀土发光材料的发光原理可以通过能级图来解释。
在稀土离子的能级结构中，存在着多个能级，其中包括基态、激发态和辅助能级。
当稀土发光材料受到激发能量时，其能级结构发生变化，使得电子跃迁至激发态。
在激发态电子的跃迁过程中，会经历多个辅助能级，最终跃迁回到基态，并释放出能量，产生发光现象。
稀土发光材料的发光色彩取决于其能级结构和电子跃迁过程。
不同的稀土元素和不同的能级结构会产生不同的发光色彩。
例如，铒离子在激发态跃迁至基态时，会产生绿色光；钆离子在激发态跃迁至基态时，会产生红色光。
因此，通过选择不同的稀土元素和调控其能级结构，可以实现多种发光色彩的发光材料。
除了发光色彩外，稀土发光材料还具有较高的发光效率和发光稳定性。
这是由于稀土元素的特殊电子结构和能级结构，使得其在发光过程中能够有效地吸收和释放能量。
因此，稀土发光材料被广泛应用于发光器件、显示器件、荧光材料等领域。
例如，LED发光二极管中常使用铟镓氮化物作为发光层，其中掺杂有稀土离子，以实现白光发光。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理稀土发光材料是一种能够在受到激发后发出可见光的材料，其发光原理是由于稀土离子在激发态和基态之间跃迁所致。
稀土元素是指周期表中镧系元素和锕系元素，它们具有特殊的能级结构和电子构型，因此在发光材料中具有独特的发光性能。
首先，稀土离子的能级结构对于发光材料的发光性能起着至关重要的作用。
稀土离子的能级结构呈现出复杂的分裂和交叉，这种特殊的能级结构使得稀土离子在受到外界激发后能够产生多种跃迁过程，从而实现多种发光色彩的发射。
这种多能级结构的存在为稀土发光材料提供了丰富的发光色彩选择，使其在发光领域具有广泛的应用前景。
其次，稀土离子之间的能量传递和激子形成也是稀土发光材料发光原理的重要组成部分。
在稀土发光材料中，稀土离子之间会发生能量传递和激子形成的过程，这些过程会影响稀土发光材料的发光效率和发光色彩。
通过合理设计和选择稀土离子的组合和掺杂方式，可以实现稀土发光材料的发光效率和发光色彩的优化，从而满足不同领域对于发光材料的需求。
此外，稀土发光材料的晶体结构和局域环境也对其发光性能产生着重要影响。
晶体结构的对称性和局域环境的微观结构会影响稀土离子的能级结构和跃迁概率，从而影响稀土发光材料的发光性能。
因此，通过对稀土发光材料的晶体结构和局域环境进行精密调控，可以实现对其发光性能的有效调控，从而满足不同应用领域对于发光材料的需求。
总的来说，稀土发光材料的发光原理是由稀土离子的能级结构、能量传递和激子形成、晶体结构和局域环境共同作用决定的。
通过对这些因素的深入研究和精密调控，可以实现对稀土发光材料发光性能的有效优化，从而满足不同领域对于发光材料的需求。
稀土发光材料作为一种重要的发光材料，在显示、照明、生物医学等领域具有广泛的应用前景，其发光原理的深入理解和发光性能的精密调控将为其在这些领域的应用提供重要的支撑和保障。
稀土功能材料3
稀土功能材料（09化学1班齐福敏0900502102）稀土发光材料的发光机制和特点。
稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的，因激发方式不同，发光可区分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、放射性发光、X射线发光、摩擦发光、化学发光和生物发光等。
稀土发光具有吸收能力强，转换效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优点。
稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。
在稀土功能材料的发展中，尤其以稀土发光材料格外引人注目。
稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。
稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。
随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的研究和应用得到显著发展。
发光是稀土化合物光、电、磁三大功能中最突出的功能，受到人们极大的关注。
稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。
具有未充满的4f壳层的稀土原子或离子，其光谱大约有30 000条可观察到的谱线，它们可以发射从紫外光、可见光到红外光区的各种波长的电磁辐射。
稀土离子丰富的能级和4f电子的跃迁特性，使稀土成为巨大的发光宝库，从中可发掘出更多新型的发光材料。
如下介绍稀土发光材料的发光原理（稀土发光材料的发光性能）（1）发光效率材料吸收激发能量后将其中百分之多少的能量转变成光，即发光能量与吸收能量之比称为发光效率。
它有两种表示方式:能量效率(又名功率效率)和量子效率。
量子效率，不能反映发光材料在被激发和发光过程中的能量损失，如用254nm 光激发某一发光材料时产生550nm绿色发光，其量子效率可高达90%以上，但激发能量却相应损失50%以上。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理稀土发光材料是一种具有特殊发光性能的材料，其发光原理主要是由稀土元素的激发态和基态之间的跃迁所导致的。
稀土元素是指周期表中镧系元素和锕系元素，它们在材料中的激发态和基态之间的跃迁可以产生特殊的发光效果，因此被广泛应用于发光材料中。
稀土发光材料的发光原理主要包括两种机制，一种是基于激发态的辐射跃迁，另一种是基于能级的非辐射跃迁。
在这两种机制中，激发态的辐射跃迁是主要的发光原理。
在稀土发光材料中，当外界能量作用于材料时，稀土元素的电子会被激发到高能级的激发态，形成激发态的离子。
这些激发态的离子在短时间内会通过非辐射跃迁回到基态，释放出部分能量。
而在这个过程中，部分能量会以光的形式辐射出来，形成发光效果。
这就是稀土发光材料的发光原理之一，基于激发态的辐射跃迁。
而另一种发光原理是基于能级的非辐射跃迁。
在这种机制下，稀土元素的电子被激发到高能级的激发态后，会在非辐射跃迁的过程中释放出部分能量。
虽然这部分能量不以光的形式辐射出来，但是在一些特殊情况下，这部分能量会转化为光的能量而发光。
这种发光机制在一些特殊的稀土发光材料中也得到了应用。
除了这两种主要的发光原理外，稀土发光材料的发光效果还受到一些其他因素的影响，比如稀土元素的种类、晶体结构、杂质离子的影响等。
这些因素都会对稀土发光材料的发光效果产生一定的影响。
总的来说，稀土发光材料的发光原理是基于稀土元素的激发态和基态之间的跃迁所导致的。
这种特殊的发光原理使得稀土发光材料在发光效果上具有独特的优势，因此在LED、荧光材料、激光材料等领域得到了广泛的应用。
对于稀土发光材料的发光原理的深入研究，不仅有助于提高发光材料的性能，还可以拓展其在各种领域的应用，具有重要的科学研究和工程应用价值。
稀土发光材料
稀土发光材料稀土发光材料是一种非常特殊和具有重要应用价值的材料。
它们具有较高的发光效率、发光色彩丰富、发光稳定性好等特点，在照明、显示、生物标记、激光和光电器件等领域有着广泛的应用。
稀土元素是指化学周期表中第57至第71号元素，也包括锕系元素中放射性的钚、镅和锎。
这些元素在自然界中分布相对较少，因此被称为稀土元素。
它们的外层电子结构的特殊性使得稀土元素具有特殊的物理和化学性质，这也决定了稀土元素可以产生发光现象。
稀土发光材料的发光原理是基于稀土离子在材料中的特殊能级结构。
稀土离子的能级结构可以由外层电子结构的特殊性和晶体场效应来解释。
在材料中引入适量的稀土离子，可以使其处于不同能级，当激发能量施加到材料上时，稀土离子从较低能级跃迁到较高能级，再经过非辐射跃迁返回基态时释放出光能，产生发光现象。
稀土发光材料的种类很多，常见的有氧化物发光材料、碱金属卤化物发光材料和硫化物发光材料等。
每种材料由不同的稀土元素组成，可以发射出不同波长的光。
例如，镧系元素可以发射出红、橙、黄、绿、蓝、紫等色彩的光，而铒系元素则可以发射出红外光。
稀土发光材料在照明领域有着广泛的应用。
由于其较高的发光效率和发光稳定性好，稀土发光材料可以用于制造高效节能的荧光灯、LED灯和照明装饰品，有效替代传统的白炽灯和荧光灯。
稀土发光材料还可以用于显示器件，例如液晶显示器和有机发光二极管（OLED）。
此外，稀土发光材料还可以应用于生物标记。
通过在稀土发光材料上引入特定的功能分子，可以将其用于细胞和生物分子的标记和探测。
这种材料可以在低激发能量下发射出特定波长的光，用于细胞和生物分子的成像和检测。
在激光领域，稀土发光材料也起到了重要的作用。
稀土离子在材料中的激发能级结构使得其可以产生激光效应，被广泛应用于激光器件的制造。
例如，钕掺杂的氧化物和磷酸盐材料被广泛用于激光器中，发射出具有较高功率和较短波长的激光。
总之，稀土发光材料是一种非常重要的材料，具有较高的发光效率、发光色彩丰富、发光稳定性好等特点。
3-3-稀土发光材料(共56张)
• 目前，研究主要集中(jízhōng)在稀土 离子激活的CaO-Al2O3体系和 SrO-Al2O3体系.激活剂为Eu2O3、 Dy2O3、Nd2O3等稀土氧化物，助 溶剂为B2O3。
第24页，共56页。
第25页，共56页。
• 黄绿光 SrAl2O4：（Eu2+，Dy3+） • 蓝绿光 Sr4Al14O25 ：（Eu2+，Dy3+） • 蓝紫光 CaAl2O4：（Eu2+，Nd3+）
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满足上转换发光(fā 材料的两 ɡuānɡ) 个条件
• 1. 有相同能级差的能级。
• EAB=EBC
• 2. 亚稳态的能级寿命不能太短。
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1. 能量传递(chuándì)上转换发光
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•2.三步吸收(xīshōu)能量传递
41
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长余辉发光(fā ɡuānɡ)陶瓷、搪瓷和玻璃制 品的制造工艺较为复杂，主要是因为在 这些制品的制造过程中需要进行高温处理 。
42
第42页，共56页。
尽管长余辉材料本身就是一种功能陶瓷材料
，但它的热稳定性是有一定限度的，温度对长
余辉材料的发光性能的影响很大，随着灼烧(zhuó
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第16页，共56页。
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•尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长 余辉材料(cáiliào)的余辉时间可达12h 以上，具有白昼蓄光、夜间发射的 长期循环蓄光、发光的特点，具有 广阔的应用前景。
第18页，共56页。
• 1.稀土激活的硫化物长余辉材料 1866年Sidot 首先制备出了黄
《稀土发光材》课件
稀土发光材料的历史发展
稀土发光材料的历史可以追溯到19世纪，随着科学技术的发展，它们的应用前景变得愈发广 阔。
稀土的基本概念
1 稀土的概念
2 稀土元素的分类
稀土是指元素周期表中 镧系和钪系元素的统称， 它们具有相似的化学性 质和晶体结构。
稀土发光材料的未来发展方向
新型稀土发光材料的研究
科学家们正在不断探索和研究新型的稀土发光材料，以进一步提高发光效率和色彩显示能力。
稀土发光材料在生物医学、环保等领域的应用
稀土发光材料在生物标记、癌症治疗、环境监测等领域具有广阔的应用前景。
稀土发光材料的商业价值
稀土发光材料市场前景广阔，其商业价值将随着技术进步和市场需求的增长而不断提升。
液晶面板 (LCD)
稀土发光材料作为 背光源应用于液晶 显示器中，提供清 晰、亮度均匀的显 示效果。
气体放电显 示器(VFD)
稀土发光材料在 VFD中提供高亮度、 长寿命的发光效果， 广泛应用于计时器、 汽车仪表盘等。
磁致发光显 示器(PLED)
稀土发光材料在 PLED中提供高亮度、 高色彩饱和度的显 示效果，适用于手 机、电视等显示领 域。
2 能量转移理论
3 离子共振理论
当两个稀土离子之间的 能级能量差适当时，能 量会在两个离子之间传 递，从而实现发光效果。
当稀土离子的能级和晶 体中的其他离子的能级 之间存在共振关系时， 发光效果更加强烈。
稀土发光材料的应用
发光二极管 (LED)
稀土发光材料被广 泛应用于LED照明 中，提供高效、稳 定、纯净的光源。
《稀土发光材》PPT课件
3-1稀土发光和激光材料解析
❖（5）发射光谱 emission spectra
23
非正常价态稀土离子的光谱特性 价态的变化是引发、调节和转换材料功 能特性的重要因素，发光材料的某些功能往 往可通过稀土价态的改变来实现。
①+2价态稀土离子的光谱特性
② +4价态稀土离子的光谱特性
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①+2价态稀土离子的光谱特性
+2价态稀土离子(RE2+)有两种电子层构 型：4 f n-15 d1和4f n。
电子辐射的光能≤激发时吸收的能量
作为发光材料的晶体，往往有目的 地掺杂其它杂质离子以构成缺陷能级， 它们对晶体的发光起着关键作用。
7
发光是去激发的一种方式。晶体中电 子的被激发和去激发互为逆过程。
被激发和去激发可能在价带、导带和 缺陷能级中任意两个之间进行。
8
被激发和去激发发生的过程如下： ①价带与导带之间； ②价带与缺陷能级之间； ③缺陷能级与导带之间； ④两个不同能量的缺陷能级之间。
4fn-15dl构型的特点是5d轨道裸露于外 层，受外部场的影响显著。
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4fn-15dl →4fn (即d--f跃迁) 的跃迁发射呈 宽带，强度较高，荧光寿命短，发射光谱随 基质组成、结构的改变而发生明显变化。
与RE3+相比，RE2+的激发态能级间隔被 压缩，最终导致最低激发态能量降低，谱线 红移。
将混合物置于坩埚中，在1250～ 1300℃下灼烧3～5h，经选粉、过筛，得成 品。
稀土发光材料-3
混合
烧成
球磨
混合包装
烘干
清洗
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3. 绿色荧光粉
在三基色荧光粉中，绿粉对灯的光通量贡献最大。 三基色灯用绿粉均以Tb3+作为激活剂，Tb3+的最大发射峰 位于545nm，归属于Tb3+的5D4－7F5跃迁。 绿粉都利用Ce3+作敏化剂，这是由于在大多数基质中Tb3+ 的4f-5d吸收峰不能与254nm汞紫外光辐射相吻合，而 Ce3+ 在254nm附近具有强吸收，而且在330-400nm的长 波紫外区具有强的发射，Ce3+可以通过无辐射能量传递有 效的将所吸收的能量转移给Tb3+。
Eu3+的位形坐标图
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2、红粉性能的影响因素
Eu3+离子浓度的影响：
稀土红色荧光粉
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。
化学组成
(Ce,Tb)MgAl11O19(发射波长543nm) BaMgAl10O17:Eu2+ (发射波长451nm)
稀土发光材料的特点：
谱线丰富，属于窄带发光，光色纯，能得到高的显色指数。 抗紫外辐照，高温特性好，能适应高负荷荧光灯的要求。
发光效率高，三基色荧光粉的量子效率均在90%以上。
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红粉的原料成本超过蓝粉、绿粉的总和，降低三基色粉价格的关 键是降低红粉的成本。长期以来人们做了不少努力，试图寻找成本较 低的新型化合物。
稀土发光材料
稀土发光材料稀土发光材料，顾名思义就是利用稀土元素制成的可以发光的材料。
稀土元素是指周期表中镧系元素和钇、钪两个有关元素，它们的化学性质稳定，具有特殊的发光性质，被广泛应用于发光材料的制备中。
稀土发光材料具有很多独特的优点。
首先，稀土元素的原子结构使得它们能够吸收和发射特定波长的光，从而呈现出明亮而鲜艳的色彩。
不同的稀土元素对不同波长的光有不同的反应，因此可以通过调整稀土元素的组合和比例，来获得各种各样的颜色。
其次，稀土发光材料的荧光效率很高，能够将吸收的能量转化为可见光的能量，并较少产生热量。
这使得稀土发光材料在能源转换和光电子器件等领域有着广泛的应用前景。
例如，稀土发光材料可以用于制作高效的LED灯泡，取代传统的白炽灯和荧光灯，具有更省电、寿命更长和光效更高的特点。
此外，稀土发光材料还具有很好的化学稳定性和光稳定性，能够在宽温度范围内保持其发光性能。
它们对紫外光、氧气和湿气的敏感性较小，不容易被环境因素破坏，因此在户外环境中使用也能保持较长时间的稳定性。
稀土发光材料广泛应用于照明、显示、电子设备、生物医药和安全标识等领域。
以照明为例，稀土发光材料可以作为照明源，用于制造LED灯、彩色屏幕和激光显示器等产品。
它们还可以用于生物医药领域，作为荧光探针，用于荧光显微镜和生物标记等应用。
此外，稀土发光材料还可以用于制作荧光墨水，用于制造防伪标识和溯源等用途。
尽管稀土发光材料在科学研究和工业生产中具有广泛的应用前景，但其价格相对较高，且对环境的影响也受到了关注。
目前，科学家们正在研究开发更加环保和可持续的替代品，以解决这些问题。
总的来说，稀土发光材料凭借其独特的发光性能和优越的化学稳定性，在光电子领域有着重要的应用价值。
通过不断的研究和创新，相信会有更多新型的稀土发光材料涌现出来，为我们的生活带来更多惊喜和便利。
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三基色荧光粉的种类
红粉YOX
灯用荧光粉的介绍
红粉YOX
铝酸盐体系
绿粉CAT
磷酸盐体系
绿粉LAP
蓝粉BAM
蓝粉SCA
特点：铝酸盐荧光粉成本比较低，制造工艺简单，光效比磷酸盐低。 磷酸盐荧光粉稀土含量高，制造工艺复杂，稳定性不如铝酸盐 荧光粉。
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2、稀土红粉的物理特性
Y2O3:Eu3+红粉
稀土红色荧光粉
电子轰击 气体放电
紫外线激 发荧光粉
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荧光灯的种类介绍
荧光灯的介绍
节能灯主要类型：紧凑型(T2,T3)，直管型(T5，T8)
紧凑型 特点：光效60~70lm/w； 体积小，功率小； 主要替代白炽灯；
直管型
特点：光效高，90lm/w以上； 功率比较大，体积大； 用于办公场所照明。
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稀土三基色荧光粉
Y2O3中有C2和S6两种对称性不同的格位， 后者具有反演对称性。一般75%的Eu3+占 据C2格位，发生5D0—7F2电偶极跃迁，这 种跃迁属超灵敏跃迁，故发射很强的峰值 为611nm的红光，荧光寿命为1.1ms；剩 下少数Eu3+占据S6格位，发生5D0—7F1磁 偶极跃迁，是禁戒的，发射弱的595nm的 光，寿命为8ms。
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
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2、光谱图及色品参数
• 红粉
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2、稀土红粉的发光原理
稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+荧光粉中Y2O3为基质材料，Eu3+为发光中心。 Y2O3基质是强离 子型晶体，晶体场的微扰作用显著削弱了原属禁戒跃迁的4f电子层的禁戒程 度，在200~300nm范围内形成一个宽激发带，使其能强烈的吸收254nm的 紫外光。然后把能量传递给Eu3+离子使之被激发，被激发的Eu3+离子发生 5D —7F 跃迁，同时发射出611nm的红光。 0 2
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红粉的原料成本超过蓝粉、绿粉的总和，降低三基色粉价格的关 键是降低红粉的成本。长期以来人们做了不少努力，试图寻找成本较 低的新型化合物。
黄京根等研制了Y2O3, aSiO2:Eu3+和Y2O3，bAl2O3:Eu3+两种红粉，亮度、光 谱特征和色度坐标与Y2O3:Eu3+相似，原料成本可下降大约15％。 Jagannathan合成了一种化合物BiSrV3O4:Eu3+,它的发射光谱与Y2O3:Eu3+ 非常接近，基质中不含稀土元素，而且相对分子质量比Y2O3:Eu3+大2.6倍左 右，成本可以大大降低，但在254nm紫外光激发下的亮度仅为Y2O3:Eu3+的 10%,显然不能代替Y2O3:Eu3+。 Pode合成了发红光的Eu3+激活的CaWO4,发射峰位于619nm，并添加少量的 Bi3+，亮度可提高37倍，这是由于Bi3+的发射光谱与Eu3+的激发光谱有部分 重叠，使Bi3+→Eu3+的能量传递效率大为增加。有人把这一对高效的激活剂 用于其它基质，都有增加发射的效果。 有人用部分价廉的化合物如20%BaSO4取代Y2O3。
化学组成
(Ce,Tb)MgAl11O19(发射波长543nm) BaMgAl10O17:Eu2+ (发射波长451nm)
稀土发光材料的特点：
谱线丰富，属于窄带发光，光色纯，能得到高的显色指数。 抗紫外辐照，高温特性好，能适应高负荷荧光灯的要求。
发光效率高，三基色荧光粉的量子效率均在90%以上。
• 因此需要荧光粉来校正高压汞灯的颜色。涂上YVO4:Eu3+或 Y(V,P)O4:Eu3+红色荧光体后，不仅可提高光效，更重要的是 改善显色性，提高了红色笔和显色指数。
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荧光灯的发光原理
荧光灯介绍
荧光灯主要由灯头、低压汞蒸气和荧光粉组预热 发射电子
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 CdB2O5:Mn橙红粉
荧光粉的发展历史
MgWO4
+
(Zn,Be)2SiO4:Mn (黄粉)
缺点：
光效低 (40lm/W~50lm/W) 。 Be有毒。 相对密度、粒度不同，不易匹配。
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卤磷酸盐发光材料
荧光粉的发展历史
1948年单一组份的卤磷酸盐发光材料开始普及使用。
化学组成：3Ca3(PO4)2· Ca(F,Cl)2:Sb,Mn
各种卤粉的发射光谱 (a)蓝白色；(b)日光色 (c)冷白色；(d)白色
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卤磷酸盐发光材料
卤磷酸盐发光材料的优缺点： 卤粉的优点：
发光效率相对较高，达到80lm/W。 单一基质，原料丰富，生产成本低。 色温可调(暖白色、白色、日光色等)。
一．灯用荧光粉的发展历史
二．稀土红色荧光粉
三．稀土绿色荧光粉
四．稀土蓝色荧光粉 五. 荧光粉制造工艺
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1、荧光粉的发展历程
从1938年荧光灯问世以来，灯用发光材料已经历了三代的发展。
第一代灯用荧光粉(1938——1948年)
卤磷酸盐发光材料(1948—— ）
稀土三基色荧光粉(1974—— ）
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Y2O3:Eu3+属于体心立方结构，Eu3+取代Y3+的位置。 外观为白色晶体。
密度为5.1g/cm3,化学性质稳定，不溶于水、弱酸、弱碱
粒度为5um左右。
发射主峰611nm，色坐标为x=0.650，y=0.345
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2、稀土红粉的光学特性
稀土红色荧光粉
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。
混合
烧成
球磨
混合包装
烘干
清洗
31
3. 绿色荧光粉
在三基色荧光粉中，绿粉对灯的光通量贡献最大。 三基色灯用绿粉均以Tb3+作为激活剂，Tb3+的最大发射峰 位于545nm，归属于Tb3+的5D4－7F5跃迁。 绿粉都利用Ce3+作敏化剂，这是由于在大多数基质中Tb3+ 的4f-5d吸收峰不能与254nm汞紫外光辐射相吻合，而 Ce3+ 在254nm附近具有强吸收，而且在330-400nm的长 波紫外区具有强的发射，Ce3+可以通过无辐射能量传递有 效的将所吸收的能量转移给Tb3+。
所有这些努力都尚未在降低红粉成本方面取得实质性进展。
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2、稀土红粉的制备工艺
稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+荧光粉的制备比较简单。由Y2O3，Eu2O3按一定比例混合，或 按一定比例的Y，Eu草酸共沉淀，烧成(Y,Eu)2O3原料，加入少量助熔剂。 在空气中1250~1450℃煅烧数小时。
Y2O3 Eu2O3 助熔剂
5
电光源
气体放电光源，如:低压汞灯、高压汞灯、节能灯
特点： 1、利用电子轰击气体分子发出紫外线，紫外线照射荧光粉发光，将电 能转化为光能； 2、免去发热的环节，提高能量利用率，但是还是有部分热量损失。
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电光源
固体发光光源，如:发光二极管（LED）
特点： 1、利用PN结使电子与空穴泯灭，直接将电能转为光能； 2、热量损失少，能量利用率高。
荧光粉的发展历史
卤粉的缺点：
温度猝灭严重，不适合于紧凑型节能灯。 发色光谱中缺少450nm以下蓝光和600nm以上红光，Ra偏低。 在185nm紫外线照射下，卤族原子形成色心，光衰严重。
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第三代灯用荧光粉
荧光粉的发展历史
1974年荷兰的Philips公司研制成功了铝酸盐绿粉和蓝粉，加上 已知的稀土红粉，使得稀土三基色荧光粉应用得以实现。 Y2O3:Eu3+(发射波长611nm)
杂质离子的影响：
除了La、Gd和Yb外，其他的稀土杂质离 子都对红粉产生不利影响，其中Ce的影响 最为明显，即使是微量的Ce也会有严重影 响，因为Ce是以Ce4+的形式存在。 Ce4+强 烈吸收254nm的紫外线却不发射光。
28 稀土杂质离子对红粉的影响
2、红粉的研究现状
Eu3+激活的氧化钇是惟一达到实用水平的红 粉，性能迄今仍无可匹敌，如果不考虑价格高的 缺点，氧化钇掺Eu3+几乎是完美的红色灯用发光 材料。
3
稀土发光材料按应用范围分为：
电光源照明材料：即灯用荧光粉
显示材料：如阴极射线发光材料和平板显示材料
检测材料：如X射线发光材料和闪烁体等。
电光源照明（气体放电光源）是其应用的最主 要方面，灯用荧光粉在所有荧光粉中占据首位。
4
电光源
热辐射光源，如:白炽灯，卤素光源
特点： 1、利用电能加热钨丝使之发热发光，将电能转化为热能和光能； 2、比燃烧法更稳定，能量利用率更高，但是还是有很大一部分能量 转化为热能浪费。
9
低压水银荧光灯除了用于照明的目的外，利用不同的荧光 粉还可制成各种特殊用途的荧光灯，荧光粉吸收汞放电产 生254nm紫外线辐射，发射峰在300~745nm范围内变化，
可用于装饰、医疗、光化学反应、金属探伤、植物生长、
诱虫和保健等目的。
10
• 高压汞灯具有高效率、长寿命和高亮度等优点。广泛应用于 道路、工业厂房、场地及室内照明。 • 不足之处是缺乏红色辐射，照射有色物质时，特别是对红色 成分的有色物质照射时，显色性差，颜色会产生畸变。
21
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 年增长率（%） 27 100 25 40 28.6 27.8 61.5 54.2 -3.9 23.5 27.6