稀土铕配合物发光材料的制备与应用

广东化工
2019年第21期第46卷总第407期
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稀土镐配合物发光材料的制备与应用
罗春梅】，胡淋淞】，沈华琦】，米云帅2,董亚莉1*,傅陈超I
(1.绍兴文理学院化学化工学院，浙江绍兴312000； 2.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江绍兴312000)
［摘要］稀土镐发光材料因其具有较强的特征荧光，而且具有色纯度高、化学稳定性好、激发寿命较长和理论量子效率高等优点，已成为生物、医学、光、电、磁等领域研究的重要内容。

本文主要总结了由稀土错掺杂配合物制备发光材料的研究进展，从发光性质、稀土发光材料以及稀土镐掺杂配合物等方面展开论述。

着重讨论近年来稀土镐掺杂配合物在新型发光材料方面发挥的作用以及相关研究成果，并展望了稀土发光材料的应用前景。

［关键词］稀土镐元素；配合物：发光材料
［中图分类号］TQ［文献标识码］A［文章编1007-1865(2019)21-0076-02
Preparation and Application of Rare Earth Europium Complex Luminescent
Materials
Luo Chunmei1,Hu Linsong1,Shen Huaqi',Mi Yunshuai2,Dong Yali1*,Fu Chenchao1
(1.Department of Chemistry and Chemical Engeering,Shaoxing University,Shaoxing312000；
2.Department of Textile and Apparel,Shaoxing University,Shaoxing312000,China)
Abstract:Due to its strong characteristic fluorescence,high color purity,good chemical stability,long excitation life and high theoretical quantum efficiency, rare earth Europium luminescent materials have become an important research hotspot in the fields of biology,medicine,light,electricity and magnetism.This paper mainly summarizes the preparation of rare earth europium-doped complexes luminescence materials.The luminescent properties,rare earth luminescent materials and rare earth Europium doped complexes are discussed.In recent years the role of rare earth Europium doped complexes in new luminescent materials and the related research results are emphatically discussed,and the application prospects of rare earth luminescent material are prospected.
Keywords:rare earth europium element：complexes；luminous materials
现如今，发光材料在生产、生活中扮演着十分重要的角色，通过科学家们的不断研发和创新，越来越多关于发光材料的制备方法被人们发现，而这些创造离不开稀土元素。

稀土发光材料的优点是转换率高、吸收能量能力强，也正因为这些优点被广泛地应用在物理、生物科学、医学分析、医学诊断和细胞成像等领域⑴。

近年来，以E2+为代表的稀土元素备受人们青睐，尤其Eu»掺杂配合物所制备的稀土发光材料受到广泛关注。

稀土镐掺杂配合物，常见的有机配体为卜二酮类，其相互融合有着较好的光稳定性、荧光寿命长、量子效率大、发光强度强等特点，并且其在有机光电显示领域有着巨大的运用价值㈡。

彷二酮是一类重要的有机配体，具有吸收系数大、配位能力强的性质，能与稀土离子(E2+)形成较稳定的六元环，体现出较强的配位效应。

当没有卩-二酮配体参与时，其光照强度将处于一种较低状态，这体现了％二酮配体掺杂Eu3+在发光材料这个领域里有其独特的闪光点⑴4】。

稀土鮪离子在不同的环境、掺杂不同的配合物，其发光程度不同，本文首先简要介绍了发光的原理和稀土发光材料的定义，重点对稀土镐配合物发光材料的制备和性能进行了讨论，并对其进行了总结和展望。

1发光性质
1.1发光的原理
发光可以定义为物体内部通过一种特定的形式吸收能量转变为光辐射的过程。

对于稀土镐配合物而言，具有比较好的发光机能应具有较稳定的基态和激发态，发射态需要具备适当的能力、在适当的光谱区具有较高的吸光性。

配体通过吸收外界光能，电子从基态跃迁到激发态，通过系间窜跃与内转换到配体的最低三重态。

再由最低激发三重态经非辐射把分子里的能量传送给镐离子，通过错离子的荧光振动能级向基态跃迁从而产生对应的稀土镐离子的特征荧光⑸。

1.2发光材料
能够完成整个发光过程的材料为发光材料。

其中主要包括半导体和稀土元素。

发光材料大致可分为：氟化基质发光材料、NaYF4基质发光材料、磷酸盐基质发光材料、上转换发光材料、GdPO4和Ca3Bi(PO4)3基质发光材料等。

这些发光材料具有良好的光学透明性、价格美观、环境友好型、易合成、热稳定性高等优
点。

2稀土发光材料
2.1稀土元素
稀土元素代表17种特殊的元素。

稀土元素的物理性质与一般元素的性质有较大差异，如熔沸点高、密度大、氧化物熔点高等⑹。

稀土元素因其独到的电子层结构被广泛地运用到发光材料这一领域，以Eu离子为代表的稀土离子也常被用来掺杂各种配合物制备各类荧光粉。

2.2稀土发光材料的定义
稀土发光材料是指含稀土元素的发光材料。

在稀土离子独特性质的基础上，它有着许多独特的优点，如：较优的光稳定性，斯托克斯位移大，长的荧光寿命和窄带发射。

因此，稀土发光材料在照明、显示、显像、医学放射图像等领域都得到了广泛的应用⑺叭稀土元素离子的各种特性，特别是光学性质，与其本身4f 轨道上的电子运动状态有着紧密的联系。

稀土离子的发光原理为各个不同能级间发生了跃迁，一种是强制f-f跃迁，典型的有Eu”、Tb"和Gd3+；另一种跃迁与第一种几乎相反，其伴随着晶体场的强度改变，易发生峰位的移动，且其发射强度强。

因此，稀土离子的能级跃迁和它本身的光谱特性有着较为密切的关系，从而也可以选择光源控制发光材料中对应的能级跃迁【刃。

2.3稀土发光材料的制备方法
常用来制备稀土发光材料的方法有：固相法、燃烧法、微波合成法、水热法、共沉淀法、溶胶■凝胶法⑼。

3稀土稱离子配合物发光材料
3.1稀土铸的发光性能
由于Eu"有着丰富的能级，常作为激活离子，且其能吸收紫外光进而发出尖锐的500-700nm的光㈣。

其中Eu"是目前研究较多的一种激活离子，它的5D o-7F2能级能够在615nm附近产生比较强的红光发射，这也是Eu"常被用作红色发光材料的研究与制备的原因l"-12'.稀土箱有许多独特的机能，而这主要是因为其具有特殊的电子构型"1。

Eu”所激发的激发峰通常为细长的窄峰，在近紫外波段有着比较小的吸收截面，因而，为了能有效地传送能量给稀土离子，最好选择处于近紫外波段有强吸收的介质，通过这种方法能够有效地提高发光强度。

3.2Eu3+＞杂In2(MoO4)3
王玉平等冋利用高温固相法合成In2(MoO4)3：Eu”发光材料，这一发光材料在生物分子探针与光学计算机方面的发展都发挥着不可小觑的作用"1。

经XRD的表征进行分析，发现In2(MoO4)3：Eu"的荧光物质在379nm与488nm处的激发光最为有效；在一定范围内，随着Eu”的掺杂量的增大，其发光程度逐渐增强，同
［收稿日期］2019-08-06
［基金项目］2018年浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划，项目编号：2018R432014
［作者简介］罗春梅(1997-),女，四川人，本科生，主要研究方向为有机功能材料的合成及光学性能研究。

*为通讯作者.
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时发光中心也变多。

若引入少量Er3",荧光粉发射的形态与峰位基本无变化，同样其发光强度也都各不相同，Er3*的含量为3%时，其发光强度降低，这是由于Er
*与Tb"间存在能量相互传递的情况，进而发生了非辐射跃迁的现象「％
3.3Eu»掺杂LaF3
钢因掺杂无机-有机杂化纳米结构有着很强的光致敏性而备受广受关注，如Eu”掺杂LaF3的发光强度可以提升到40倍以上l，6|o LaFi有着较高的热稳定性、环境友好性以及较低的声子能量，与此同时它与Eu"有着比较相似的原子半径，因而LaF＜作为较好的光学基质材料被广泛应用李金琼等通过简易水热法制备合成了LaFj：Eu”发光材料，对其发光性能、形状和热分析等进行了研究，并在396nm激发光下，观察、检测到较好发光特性。

LaFyEu”中Eu»的最佳掺杂量是根据不同的三价铸离子浓度确定的，不同掺杂量的Eu"掺杂LaFs在特定的波谱处将有较强的波带中心出现，而且在一定范围内，所测样品的激发光谱的强度、发光强度和跃迁能力等随着E£♦的掺杂量呈波峰趋势。

3.4Eu
*掺杂KBa2(NbO3)5
李登宇等四通过高温固相法，合成了Eu”掺杂KBa，(NbO3)5的红色发光材料，通过系列表征，该荧光粉在特定波长处有最强的发光强度以及最大的激发峰，且E2+的掺杂浓度在一定区间内，其发光强度以及红光色纯度伴随Eu』*的增大而增强"-201。

3.5Eu?
*掺杂Sr2Si5N8
Sr2Si5N8：Eu2+常被用来合成下转换红色荧光粉，合成此种发光材料也有多种方法，如：Sr金属与硅二亚胺的氮化物的固态反应、SrCO3和SiN的高温锻烧法等。

Machida K等劃将醋酸總作为还原剂和總源，合成了Sr2SisN8：Eu”发光材料，此材料也广泛地被用来研究氮化物体系的一种红色荧光粉，且其在特定的光谱区间有着极强的反射率0-2號
3.6Eu"掺杂AjLaNbOs
Mn"因其掺杂荧光粉有着很强的红色发光效应备受世人的关注，但是它在商业化方面的发展却面临着一个极大的挑战。

Mn”发光的热猝灭使它本身的热稳定性处于一个较低的状态.Wang 等㈣通过两种双钙钛矿型荧光粉：Ba2LaNbO6(BLN)?n Ca,LaNbO。

(CLN),这两种荧光粉与Mn"和共同掺杂，进而改善了Mn»所存在的一些问题，也相应地增强了其发光强度。

这也可以体现Eu”掺杂配合物以及与其他离子共掺杂时，可以弥补某些离子所存在的缺陷。

4总结与展望
综上所述，利用Eu"掺杂配合物制备合成发光材料，通过调控稀土离子的最佳掺杂含量、适当调节反应的锻烧温度、稀土元素离子共掺杂、选用不同的制备方法等一系列方法均能提高发光材料的发光性能和发光强度。

随着科学研究的不断深入，稀土钩发光材料在人们的生活和生产中发挥着越来越大的作用，新型的稀土发光材料层出不穷，其奇特的性能也会不断涌现。

因此，稀土发光材料在不同领域中将展现出更广阔的应用潜力。

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