稀土发光纳米材料发光特性的研究进展
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7 F2, 3, 4发光则先 增强后 减弱 再增 强, 对此 认为 是表 面效 应和局域环境造成的。 1 7 光诱导发光变化 紫外 光辐照 会引起 纳米晶发 光强度 的变化。宋宏伟等 [ 36]发 现纳米 Y2O 3 ! Eu3+ 中紫外 光诱导 的电荷迁 移态 变化 现 象, 且 依赖 于 波长 和 粒 径, 波 长越 短, 粒径越小, 则 强度 变化 越 明显。 在纳 米 Y2O3 ! T b3+ 中 [ 5] 他们也 发现 5 D4 7 FJ 发射 强度在 紫外光 辐照后 增强, 研究后认为是由于氧空位被填充的缘故。 2 结论与展望
历经十多年的研 究, 国内 外专家已经 在稀土发光 纳米 材料中揭示出很多不同于体相 材料的特殊属性 [ 5]。特 别是 近两年, 对稀土发光纳米晶的发 光特性研 究掀起了一 个新 的 高潮, 本 文将 以掺杂 Eu3+ 离 子的 稀土发 光纳 米材料 为 例, 着重介绍近几年来取得 的研究进展, 同时对未来 的发 展趋势进行了展望。 1 稀土发光纳米材料的发光特性 1 1电荷迁移 带的移动 光谱峰 值向短 波长方 向移动 的现
1 3发光效率和发光强 度变化 通常纳 米晶中 稀土发 光强 度都低于体相材料, 这是因为纳 米晶表面 缺陷形成无 辐射 猝灭中心, 另外纳米微粒对紫外 激发光的 强散射也会 导致 激发效率的下降。近几 年, 人们通过包 覆、钝化、掺 杂等 修饰手段, 取 得了 很好 的效 果。王 静慧 等 [ 21] 发现 他们 用 纳米包覆法制备的 BaM gA l10O17! Eu2+ 荧光粉比相应体材料 发光强度大 1倍多。 陈宝玖 等 [ 22] 用 燃烧法 制备 纳米 Y2O3 ! Eu3+ 时引入少量 A g+ 离子, 发现量 子效率提高 12% , 荧 光强度可增大 50% , 并认为是大粒 径的 A g+ 离子可能与纳 米晶表面 O2- 结 合, 部分 消除了纳米晶 表面无 辐射猝 灭中 心, 使量子效率提高, 另外还使 激发光更 有效地到达 发光 中心, 提高了激发效 率。顾牡 等 [ 23] 在 G d2 O3 !Eu3+ 纳米荧 光粉中掺杂 L i+ , Zn2+ 离子, 发现 Eu3+ 的 611nm 处的发光 强度可达到未掺杂时 的 2 5倍, 原因 可归结为 使晶粒 由单 斜相向更利于 发光 的立方 相转 变、氧空 位的 敏化剂 作用、
象称为蓝移, 光谱 峰值 向 长波 长方 向 移动 的 现象 称 为红 移。对于电荷迁移带 ( CTB ) 的 移动, 不 同文献的 描述十 分矛盾。张吉林等 [6] 在 纳米 L aPO4 ! Eu3+ 中、 Y oo等 [ 7] 和 庄卫东 [ 8] 等在纳米 Y 2O3 ! Eu3+ 中 均发现 CT B红 移, 然而 吴春芳等 [ 9] 在 GdPO4 ! Eu3+ 纳 米棒中观察到 CTB蓝移 , 张 思远等 [ 10] 在纳米 Y2 O2 S ! Eu3+ 中 也观 察到 CTB 蓝移, 并 通过计算认 为与 质心 移动、 晶场 劈裂 有关。吕 少哲 等 [11]
当颗粒尺寸小至 5nm 时, 表面原子占总原子数的比例
* 基金项目: 国家自然科学基 金 ( 51062008) 和江西省教育厅青年科学基金资助 ( G JJ09601) 收稿日期: 2010ห้องสมุดไป่ตู้ 06- 13 通讯作者: 郭艳艳, wangdy@ ustc edu
∀ 106∀
九江学院学报 ( 自然科学版 )
(总第 91期 ) ( Sum N o 91)
稀土发光纳米材料发光特性的研究进展*
郭艳艳1 吴杏华 2 王殿元 2 王庆凯 2
( 1九江学院机械与材料工程学院; 2九江学院理学院 江西九江 332005)
关键词: 稀土; 发光; 纳米材料; 表面界面效应; 小尺寸效应 中图分类号: O 482 31 文献标识码: A 文章编号: 1674- 9545 ( 2010) 04- 0105- ( 04)
于体相 YBO3 ! Eu3+ , 发 光主 峰为 591nm 橙色发 光, 对应 于 Eu3+ 离子 5D0 7 F1 跃迁, 宋宏伟等 [15] 在 Y BO3 ! Eu3+ 纳 米管、纳米线中发现仍是橙色发光为主, 然而 Y adav R S 等 [ 16] 和严纯华等 [ 17] 在 纳米 Y BO 3 ! Eu3+ 中发 现 发射 谱以 红光为主 (对应于 5 D0 7 F2 跃迁 )。 非常 有趣的 是, 王育 华等人 [ 18] 在水 热法合成 的纳米 Y BO3 ! Eu3+ 中发现 UV 光 激发时以 592nm 橙色 光发 射 为主, 强 度 随粒 径 减小 而减 小, 而在真空紫外 ( VUV ) 光激发下以 611nm 红光发射为 主, 强度随粒径减小而增大。
2010年第 4期
可达 40% , 此时纳米材料可表现出 更多新奇的特性。如赵 丹等 [ 19] 在 4nm 以下粒径 Y2O 3 ! Eu3+ 中观察 到 5D0 7 F4 发 光显著增强为主发射峰, M ahajan等 人 [ 20] 在 3nm 以下 粒径 G d2O3: Eu3+ 中发现了 620nm 新发光峰 , 起因还 有待进 一 步研究。
温度主要对无辐射跃迁速率产生影 响。宋宏伟等 [ 5]在 纳米 L aPO4 ! Eu和 Y 2O3 ! Eu中发 现其发 光比相应 体相材 料温度猝灭得到了抑制, 并认为纳米 微粒表面 稀土离子对 发光贡献少, 颗粒边界使表面的发光 中心向缺 陷态能量传 递减少导致处在表 面的 稀土发 光中 心的热 猝灭 速率 减小。 王殿元等 [ 35]在 Y2 Z r2O7 ! Eu纳 米晶 变温 发光 特 性研 究中 发现 随 着 温 度 降 低 , 5 D0 7 F1 发 光 一 直 增 强, 而 5 D0
使晶粒的结晶度提高。形状对稀 土掺杂纳 米晶的发光 特性 也有显著影响。 R ay S 等 [ 24] 发现 YVO 4 ! Eu3+ 的发光 强度 随着形状从 rock、 g rape到 rice而 增大, Seo S 等 [ 25] 发 现 球形纳米 G d2O3 ! Eu3+ 比盘形发光效率高, 刘国聪等 [ 26] 发 现鱼骨形 L aVO4 ! Eu3+ 发光 强 度大 于 球 形和 棒 状相 应 材 料。 1 4荧光寿命 改变 张慰 萍等 [ 28] 和李 丹等 [ 29] 在立 方纳 米 Y2 O3 ! Eu3+ 中均发现荧光寿命均比体材料变短, 且随 粒径 减小而缩短, 他们认为这是表面 缺陷增加 引起无辐射 弛豫 增强, 然而 W illiam s等 [30]却在单斜晶 系 Y2O 3 ! 1% Eu3+ 中 得到了相反的结果, 即 13K 下纳 米晶 5 D0 能级 的荧光 寿命 随粒径减小而增大, 他们认为这 是辐射跃 迁速率减小 引起 的。然而, 宋宏伟等 [ 5] 在水 热法制 备的 YVO4 ! Eu3+ 中 发 现 5 D0 能级寿命 ( 1 3m s) 远长于 体相材料 ( 0 52m s)。有 趣的是, 陈学元等 [ 31] 在纳米 G d2O3 ! Eu3+ 中发 现 5 D0 能级 寿命 ( 2 3m s) 显著 比体 材 料 中 ( 0 94m s) 长 , 然 而 5D1 能级寿命 ( 37 s) 却比 体材料 ( 124 s) 中短的 多。M e lt zer R S 等 [ 32]研究了 Eu3+ 在不同基质的纳米晶中 5D0 能级 的荧光寿命, 发 现周围 介质 的折射 率对 寿命 有很大 影响, 并将其归因于介质折 射率的变化。总之, 荧光寿命的 变化 与纳米晶的表面界面状态、尺寸 以及掺杂 浓度和基质 均有 密切的关系。
中发现能量传递效率随粒径减小 而增加。纳米 材料中的能 量传递受小尺寸效应、表面缺陷 或吸附、声子态 密度等多 种因素影响, 有的 利于 能量传 递进 行, 有的 不利 于进 行, 纳米效应对能量传递的总效应是各种因素竞争的结果。 1 6 浓度猝灭和温度猝灭 研究 发现, 纳 米晶中的 浓度猝 灭得到一定程度的抑制。张慰萍等 [28] 在 Y2 O3 ! Eu纳米晶 中发现猝灭浓度接近 12~ 14% , 并认为是颗粒界面阻断了 能量传递, 宋宏伟等 [ 5] 发现 L aVO4 !Eu纳米材料的猝灭浓 度有体材料的 5% 提高到了 10% , 但是通 常发光强 度均低 于体相材料。李丹等 [ 38] 对高猝 灭浓度 的原因 进行了 分析, 认为颗粒尺寸减小时, 表面猝灭 中心增加, 能量 在离子间 迁移, 很容易达到表面而猝灭, 很可 能是与浓度 依赖关系 较弱的无辐射速率增大引起的。
在纳米 Y2 S i2O7 ! Eu3+ 中发现 CTB 位置与 监测的发 射波长 有关, 且不同波 长紫 外 ( UV ) 光激 发时 发射光 谱相 对强 度存在显著 变化, 他 们认 为是 Eu3+ 离 子在 基质 中局 域环 境不同造成的。更有趣的 是, 张家骅 等 [ 12] 在 纳米 Lu2 O3 ! Eu3+ 中研究 发现纳米晶内 部 Eu3+ 离子 表现出 CTB 蓝移是 因为粒径限域 效应, 而 表面 Eu3+ 离子 表现出 CT B红 移是 因为表面晶格畸变。 2 2 发射光谱变化 与体 相材料 相比, 稀 土发光纳 米材料 的发射光谱存在谱线宽化和峰 值移动、出现 新发光峰、荧 光分支比变 化等 现象。 姚罡 等 [ 13] 在 纳米 Y2 O3 ! Eu3+ 中, 发现粒径从 44nm 减 小至 12nm 时发 射主 峰从 613nm 蓝移 至 612 9nm, 但 比体 材 料 发 射 均 表 现为 红 移, Y oo H S 等 [ 7] 发现 Eu3+ 红光与 橙光 之 比随 着粒 径减 小而 变小, 然 而宋宏伟等 [ 14]在 同一 体系 中 却发 现截 然相 反的 结果。对
1 5能量传递 速率改变 能量传 递是稀 土离子 发光中 的一 个重要现 象。宋 宏 伟等 [5] 在纳 米 L aPO 4 ! Ce, T b中 发 现 Ce3+ Tb3+ 能量传递速率比体相材料小, 能量传递效 率也 是减少的。陈学元等 [ 33] 在 Y2O 2 S ! Er3+ 发现能量传递 效率 随粒径减小而降 低, 然而 肖思 国等 [34] 在纳 米 Y 2O3 ! Er3+
稀土发光纳米 材料是 指颗粒 尺寸 在 1~ 100nm 的稀 土 离子掺杂发 光材 料。纳米 颗粒具 有尺 寸小、比 表面 积大、 表面能高、表面原子所占比 例大等特点, 因而表现出 小尺 寸效应、表面 /界面 效应、量 子尺 寸效 应、量 子限 域效 应 等。受这些特性的影响, 稀土发 光纳米材 料表现出许 多不 同于体相材料的物理和化学特 性, 从而影 响了稀土掺 杂离 子的发光特性和发光 动力学性质, 如电 荷迁移带、发 射光 谱、发光效率和强度、荧光 寿命、能量传 递速率、浓 度猝 灭和温度猝灭、光诱导发光等 。
受这些特性的影响稀土发光纳米材料表现出许多不同于体相材料的物理和化学特性从而影响了稀土掺杂离子的发光特性和发光动力学性质如电荷迁移带发射光谱发光效率和强度荧光寿命能量传递速率浓度猝灭和温度猝灭光诱导发光等
2010年第 4期 N o 4, 2010
九江 学 院 学 报 (自然科学版 ) Journal of jiu jiang U n iv ers ity ( natura l sc iences)
稀土发光 纳米 材 料在 多个 领 域展 示 出诱 人 的应 用 前 景。例如: 纳 米级 稀土 荧 光粉 能够 显 著 改善 涂 屏的 均 匀 性, 作为等离子显示屏 ( PD P) 三基 色荧光 粉, 有助 于提 高清晰度和分辨率 [ 1]。当稀土发光纳米颗粒小至 50nm 时, 可穿透狭窄的 细胞 壁进入 人体 组织, 在 特定 光源照 射下, 可以清楚地探测到 小亮点 如何进入到病变组织 [ 2] 。透 明激光陶瓷是近 年来 蓬勃发 展起 来的一 种新 型激 光材料, 以高质量的稀土发光 纳米晶粒为原 料, 无需高能 球磨, 可 以直接成型和烧结, 而且可显著 降低成型 压力和烧结 温度 及保温时间 [ 3]。白 光 LED 被誉 为 21世 纪绿 色 照明 光源, 是最具发展前景的领域之一。若 以纳米级 稀土荧光粉 替代 普通微米级荧光粉, 可以降低 光散射, 提高 LED 出光效率 10~ 20% , 并能有效改善光色质 量 [ 4]。另 外, 稀土发 光纳 米材料还可用于太阳 能电池、防伪隐形油墨等领域。
历经十多年的研 究, 国内 外专家已经 在稀土发光 纳米 材料中揭示出很多不同于体相 材料的特殊属性 [ 5]。特 别是 近两年, 对稀土发光纳米晶的发 光特性研 究掀起了一 个新 的 高潮, 本 文将 以掺杂 Eu3+ 离 子的 稀土发 光纳 米材料 为 例, 着重介绍近几年来取得 的研究进展, 同时对未来 的发 展趋势进行了展望。 1 稀土发光纳米材料的发光特性 1 1电荷迁移 带的移动 光谱峰 值向短 波长方 向移动 的现
1 3发光效率和发光强 度变化 通常纳 米晶中 稀土发 光强 度都低于体相材料, 这是因为纳 米晶表面 缺陷形成无 辐射 猝灭中心, 另外纳米微粒对紫外 激发光的 强散射也会 导致 激发效率的下降。近几 年, 人们通过包 覆、钝化、掺 杂等 修饰手段, 取 得了 很好 的效 果。王 静慧 等 [ 21] 发现 他们 用 纳米包覆法制备的 BaM gA l10O17! Eu2+ 荧光粉比相应体材料 发光强度大 1倍多。 陈宝玖 等 [ 22] 用 燃烧法 制备 纳米 Y2O3 ! Eu3+ 时引入少量 A g+ 离子, 发现量 子效率提高 12% , 荧 光强度可增大 50% , 并认为是大粒 径的 A g+ 离子可能与纳 米晶表面 O2- 结 合, 部分 消除了纳米晶 表面无 辐射猝 灭中 心, 使量子效率提高, 另外还使 激发光更 有效地到达 发光 中心, 提高了激发效 率。顾牡 等 [ 23] 在 G d2 O3 !Eu3+ 纳米荧 光粉中掺杂 L i+ , Zn2+ 离子, 发现 Eu3+ 的 611nm 处的发光 强度可达到未掺杂时 的 2 5倍, 原因 可归结为 使晶粒 由单 斜相向更利于 发光 的立方 相转 变、氧空 位的 敏化剂 作用、
象称为蓝移, 光谱 峰值 向 长波 长方 向 移动 的 现象 称 为红 移。对于电荷迁移带 ( CTB ) 的 移动, 不 同文献的 描述十 分矛盾。张吉林等 [6] 在 纳米 L aPO4 ! Eu3+ 中、 Y oo等 [ 7] 和 庄卫东 [ 8] 等在纳米 Y 2O3 ! Eu3+ 中 均发现 CT B红 移, 然而 吴春芳等 [ 9] 在 GdPO4 ! Eu3+ 纳 米棒中观察到 CTB蓝移 , 张 思远等 [ 10] 在纳米 Y2 O2 S ! Eu3+ 中 也观 察到 CTB 蓝移, 并 通过计算认 为与 质心 移动、 晶场 劈裂 有关。吕 少哲 等 [11]
当颗粒尺寸小至 5nm 时, 表面原子占总原子数的比例
* 基金项目: 国家自然科学基 金 ( 51062008) 和江西省教育厅青年科学基金资助 ( G JJ09601) 收稿日期: 2010ห้องสมุดไป่ตู้ 06- 13 通讯作者: 郭艳艳, wangdy@ ustc edu
∀ 106∀
九江学院学报 ( 自然科学版 )
(总第 91期 ) ( Sum N o 91)
稀土发光纳米材料发光特性的研究进展*
郭艳艳1 吴杏华 2 王殿元 2 王庆凯 2
( 1九江学院机械与材料工程学院; 2九江学院理学院 江西九江 332005)
关键词: 稀土; 发光; 纳米材料; 表面界面效应; 小尺寸效应 中图分类号: O 482 31 文献标识码: A 文章编号: 1674- 9545 ( 2010) 04- 0105- ( 04)
于体相 YBO3 ! Eu3+ , 发 光主 峰为 591nm 橙色发 光, 对应 于 Eu3+ 离子 5D0 7 F1 跃迁, 宋宏伟等 [15] 在 Y BO3 ! Eu3+ 纳 米管、纳米线中发现仍是橙色发光为主, 然而 Y adav R S 等 [ 16] 和严纯华等 [ 17] 在 纳米 Y BO 3 ! Eu3+ 中发 现 发射 谱以 红光为主 (对应于 5 D0 7 F2 跃迁 )。 非常 有趣的 是, 王育 华等人 [ 18] 在水 热法合成 的纳米 Y BO3 ! Eu3+ 中发现 UV 光 激发时以 592nm 橙色 光发 射 为主, 强 度 随粒 径 减小 而减 小, 而在真空紫外 ( VUV ) 光激发下以 611nm 红光发射为 主, 强度随粒径减小而增大。
2010年第 4期
可达 40% , 此时纳米材料可表现出 更多新奇的特性。如赵 丹等 [ 19] 在 4nm 以下粒径 Y2O 3 ! Eu3+ 中观察 到 5D0 7 F4 发 光显著增强为主发射峰, M ahajan等 人 [ 20] 在 3nm 以下 粒径 G d2O3: Eu3+ 中发现了 620nm 新发光峰 , 起因还 有待进 一 步研究。
温度主要对无辐射跃迁速率产生影 响。宋宏伟等 [ 5]在 纳米 L aPO4 ! Eu和 Y 2O3 ! Eu中发 现其发 光比相应 体相材 料温度猝灭得到了抑制, 并认为纳米 微粒表面 稀土离子对 发光贡献少, 颗粒边界使表面的发光 中心向缺 陷态能量传 递减少导致处在表 面的 稀土发 光中 心的热 猝灭 速率 减小。 王殿元等 [ 35]在 Y2 Z r2O7 ! Eu纳 米晶 变温 发光 特 性研 究中 发现 随 着 温 度 降 低 , 5 D0 7 F1 发 光 一 直 增 强, 而 5 D0
使晶粒的结晶度提高。形状对稀 土掺杂纳 米晶的发光 特性 也有显著影响。 R ay S 等 [ 24] 发现 YVO 4 ! Eu3+ 的发光 强度 随着形状从 rock、 g rape到 rice而 增大, Seo S 等 [ 25] 发 现 球形纳米 G d2O3 ! Eu3+ 比盘形发光效率高, 刘国聪等 [ 26] 发 现鱼骨形 L aVO4 ! Eu3+ 发光 强 度大 于 球 形和 棒 状相 应 材 料。 1 4荧光寿命 改变 张慰 萍等 [ 28] 和李 丹等 [ 29] 在立 方纳 米 Y2 O3 ! Eu3+ 中均发现荧光寿命均比体材料变短, 且随 粒径 减小而缩短, 他们认为这是表面 缺陷增加 引起无辐射 弛豫 增强, 然而 W illiam s等 [30]却在单斜晶 系 Y2O 3 ! 1% Eu3+ 中 得到了相反的结果, 即 13K 下纳 米晶 5 D0 能级 的荧光 寿命 随粒径减小而增大, 他们认为这 是辐射跃 迁速率减小 引起 的。然而, 宋宏伟等 [ 5] 在水 热法制 备的 YVO4 ! Eu3+ 中 发 现 5 D0 能级寿命 ( 1 3m s) 远长于 体相材料 ( 0 52m s)。有 趣的是, 陈学元等 [ 31] 在纳米 G d2O3 ! Eu3+ 中发 现 5 D0 能级 寿命 ( 2 3m s) 显著 比体 材 料 中 ( 0 94m s) 长 , 然 而 5D1 能级寿命 ( 37 s) 却比 体材料 ( 124 s) 中短的 多。M e lt zer R S 等 [ 32]研究了 Eu3+ 在不同基质的纳米晶中 5D0 能级 的荧光寿命, 发 现周围 介质 的折射 率对 寿命 有很大 影响, 并将其归因于介质折 射率的变化。总之, 荧光寿命的 变化 与纳米晶的表面界面状态、尺寸 以及掺杂 浓度和基质 均有 密切的关系。
中发现能量传递效率随粒径减小 而增加。纳米 材料中的能 量传递受小尺寸效应、表面缺陷 或吸附、声子态 密度等多 种因素影响, 有的 利于 能量传 递进 行, 有的 不利 于进 行, 纳米效应对能量传递的总效应是各种因素竞争的结果。 1 6 浓度猝灭和温度猝灭 研究 发现, 纳 米晶中的 浓度猝 灭得到一定程度的抑制。张慰萍等 [28] 在 Y2 O3 ! Eu纳米晶 中发现猝灭浓度接近 12~ 14% , 并认为是颗粒界面阻断了 能量传递, 宋宏伟等 [ 5] 发现 L aVO4 !Eu纳米材料的猝灭浓 度有体材料的 5% 提高到了 10% , 但是通 常发光强 度均低 于体相材料。李丹等 [ 38] 对高猝 灭浓度 的原因 进行了 分析, 认为颗粒尺寸减小时, 表面猝灭 中心增加, 能量 在离子间 迁移, 很容易达到表面而猝灭, 很可 能是与浓度 依赖关系 较弱的无辐射速率增大引起的。
在纳米 Y2 S i2O7 ! Eu3+ 中发现 CTB 位置与 监测的发 射波长 有关, 且不同波 长紫 外 ( UV ) 光激 发时 发射光 谱相 对强 度存在显著 变化, 他 们认 为是 Eu3+ 离 子在 基质 中局 域环 境不同造成的。更有趣的 是, 张家骅 等 [ 12] 在 纳米 Lu2 O3 ! Eu3+ 中研究 发现纳米晶内 部 Eu3+ 离子 表现出 CTB 蓝移是 因为粒径限域 效应, 而 表面 Eu3+ 离子 表现出 CT B红 移是 因为表面晶格畸变。 2 2 发射光谱变化 与体 相材料 相比, 稀 土发光纳 米材料 的发射光谱存在谱线宽化和峰 值移动、出现 新发光峰、荧 光分支比变 化等 现象。 姚罡 等 [ 13] 在 纳米 Y2 O3 ! Eu3+ 中, 发现粒径从 44nm 减 小至 12nm 时发 射主 峰从 613nm 蓝移 至 612 9nm, 但 比体 材 料 发 射 均 表 现为 红 移, Y oo H S 等 [ 7] 发现 Eu3+ 红光与 橙光 之 比随 着粒 径减 小而 变小, 然 而宋宏伟等 [ 14]在 同一 体系 中 却发 现截 然相 反的 结果。对
1 5能量传递 速率改变 能量传 递是稀 土离子 发光中 的一 个重要现 象。宋 宏 伟等 [5] 在纳 米 L aPO 4 ! Ce, T b中 发 现 Ce3+ Tb3+ 能量传递速率比体相材料小, 能量传递效 率也 是减少的。陈学元等 [ 33] 在 Y2O 2 S ! Er3+ 发现能量传递 效率 随粒径减小而降 低, 然而 肖思 国等 [34] 在纳 米 Y 2O3 ! Er3+
稀土发光纳米 材料是 指颗粒 尺寸 在 1~ 100nm 的稀 土 离子掺杂发 光材 料。纳米 颗粒具 有尺 寸小、比 表面 积大、 表面能高、表面原子所占比 例大等特点, 因而表现出 小尺 寸效应、表面 /界面 效应、量 子尺 寸效 应、量 子限 域效 应 等。受这些特性的影响, 稀土发 光纳米材 料表现出许 多不 同于体相材料的物理和化学特 性, 从而影 响了稀土掺 杂离 子的发光特性和发光 动力学性质, 如电 荷迁移带、发 射光 谱、发光效率和强度、荧光 寿命、能量传 递速率、浓 度猝 灭和温度猝灭、光诱导发光等 。
受这些特性的影响稀土发光纳米材料表现出许多不同于体相材料的物理和化学特性从而影响了稀土掺杂离子的发光特性和发光动力学性质如电荷迁移带发射光谱发光效率和强度荧光寿命能量传递速率浓度猝灭和温度猝灭光诱导发光等
2010年第 4期 N o 4, 2010
九江 学 院 学 报 (自然科学版 ) Journal of jiu jiang U n iv ers ity ( natura l sc iences)
稀土发光 纳米 材 料在 多个 领 域展 示 出诱 人 的应 用 前 景。例如: 纳 米级 稀土 荧 光粉 能够 显 著 改善 涂 屏的 均 匀 性, 作为等离子显示屏 ( PD P) 三基 色荧光 粉, 有助 于提 高清晰度和分辨率 [ 1]。当稀土发光纳米颗粒小至 50nm 时, 可穿透狭窄的 细胞 壁进入 人体 组织, 在 特定 光源照 射下, 可以清楚地探测到 小亮点 如何进入到病变组织 [ 2] 。透 明激光陶瓷是近 年来 蓬勃发 展起 来的一 种新 型激 光材料, 以高质量的稀土发光 纳米晶粒为原 料, 无需高能 球磨, 可 以直接成型和烧结, 而且可显著 降低成型 压力和烧结 温度 及保温时间 [ 3]。白 光 LED 被誉 为 21世 纪绿 色 照明 光源, 是最具发展前景的领域之一。若 以纳米级 稀土荧光粉 替代 普通微米级荧光粉, 可以降低 光散射, 提高 LED 出光效率 10~ 20% , 并能有效改善光色质 量 [ 4]。另 外, 稀土发 光纳 米材料还可用于太阳 能电池、防伪隐形油墨等领域。