稀土发光材料的制备化学
稀土铕、β-二酮配合物的合成、表征及其发光性能测定实验设计
稀土铕、β-二酮配合物的合成、表征及其发光性能测定一、学习目的1、学习并了解稀土配合物的性质和功能.2、了解稀土元素发光原理，学习分析荧光谱图3、学习使用分子荧光光谱仪测试所得产物的激发光谱、发射光谱等荧光性质。
4、学习使用红外光谱仪测试所得产物的成键情况和基团信息。
二、实验原理稀土就是化学元素周期表中镧系元素--镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的元素-钇(Y)和钪(Sc)共17种元素，称为稀土元素。
20世纪40年代，Weissman发现用近紫外光可以激发某些具有共振结构的有机配体的稀土配合物产生较强的荧光，其后相继发现了其他一些稀土配合物的光致发光配合物：目前，稀土放光材料以及广泛地应用于分子荧光免疫分析、结构探针、防伪标签、生物传感器、农用薄膜和器件显示灯领域。
稀土配合物发光主要由中心·离子的f-f跃迁所引起的，具有光色纯度高、发光效率高和修饰配体不影响发光颜色等优点，在分析化学、生物学、超薄膜、有机电致发光等领域有广泛的应用。
本实验采用液相均相法制两种稀土铕、β-二酮配合物。
通过紫外吸收光谱和激发、发射光谱对其荧光性质进行研究。
稀土配合物的发光类型和发光性能都与稀土离子的4f电子结构及其跃迁密切相关。
4f电子受s5p°的屏蔽，它们的能级受外界的影响较小，但由于自旋耦合常数较大，能引起J能级的分裂。
不同稀土离子中4f电子的最低激发态能缴和基态能级之间的能量差不同，致使它们在发光性质上有一-定的差别。
稀土离子的4f电子跃迁主要有f跃迁和f-d跃迁。
属于f-f禁阻跃迁的三价稀土离子在紫外光区的吸收系数很小，发光效率低。
β_二酮配体在紫外光区有较强的吸收，而且能有效地将激发态能量通过无辐射跃迁转移给稀土离子的发射态，从而敏化稀土离子的发光，弥补了稀土离子发光在紫外-可见光区的吸收系数很小的缺陷，此即为“Antena效应”。
稀土聚合物发光材料
稀土聚合物发光材料李建宇(北京工商大学化工学院 北京 100037)摘 要近年来稀土聚合物发光材料显现出广泛的应用前景,它主要包括两类材料:稀土配合物-聚合物发光材料和长余辉发光塑料。
本文介绍掺杂型稀土配合物-聚合物材料用于有机电致发光和荧光塑料的研究状况;评述键合型稀土配合物-聚合物发光材料的几种合成方法;并对长余辉发光塑料作简要概述。
关键词 稀土 聚合物 复合材料 发光材料 由于稀土元素具有独特的电子层结构,稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能,尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质,稀土发光材料格外引人注目。
稀土发光材料广泛应用于照明、显示和检测三大领域,形成了工业生产和消费市场规模,并正在向其他新兴技术领域拓展,因而稀土聚合物发光材料应运而生,目前它主要分为两类:稀土配合物-聚合物发光材料和长余辉发光塑料。
1 稀土配合物-聚合物发光材料稀土配合物在发光与显示领域表现出独特的荧光性能,但是往往又因其自身固有的在材料性能方面的缺陷限制了它的应用。
制成发光稀土配合物-聚合物复合材料,可以改善它的应用性能,拓宽它的应用范围。
制备方法分为两种:掺杂法和键合法。
前者实用、简便,但稀土配合物与高分子基质之间相容性差,不可避免地出现相分离和荧光猝灭等现象;后者克服了掺杂型材料中稀土配合物与高分子基质亲和性小、材料透明性和力学性能差等缺点,为获得宽稀土含量、高透光率的稀土高分子功能材料提供了可能,但制备工艺比较复杂。
111 掺杂型稀土配合物-聚合物发光材料掺杂型稀土配合物-聚合物发光材料,即是直接将发光稀土配合物作为添加成分掺杂于高分子基质中,大多数稀土聚合物发光材料都是这样制备的,在许多领域得到应用。
11111 有机电致发光材料有机电致发光(organic electroluminescence,OE L)是目前国际上的一个研究热点,它具有高亮度、高效率,低压直流驱动,可与集成电路匹配,易实现彩色平板大面积显示等优点。
稀土元素在发光材料中的应用
稀土元素在发光材料中的应用稀土元素是指在自然界中含量较少，具有独特的电子构型和能带结构的化学元素。
稀土元素由于其特殊的物理化学性质和良好的光学性能，被广泛应用于发光材料、光电器件、催化剂、磁材料等领域。
其中，在发光材料中占有重要地位，本文将着重探讨稀土元素在发光材料中的应用。
一、稀土元素的光学性能稀土元素由于其晶体结构中存在的稀土离子，使得其具有特殊的能带结构和电子能级分布。
这一点又决定了它们在发光材料中具有特殊的光学性能。
1. 显色性稀土元素在光谱上的激发带和发射带都集中在紫外和可见光谱区域内，而且能带分布较为分散，使得激发带和发射带之间的能量差比较小，从而具有较高的显色性和亮度。
这为发光材料的量子效率提供了保障。
2. 稳定性稀土元素的离子体积较大，极化度低，光谱结构稳定性较高，激发和发射光谱带的位置和强度基本不受环境因素的影响。
3. 窄线宽由于稀土元素离子的分子场效应的影响，其能级分布比较分散，发射光谱带突出，相邻的能级之间能量差比较小，使得发射带较窄，从而具有更好的颜色纯度和更高的发光效率。
二、稀土元素因其特殊的光学性能，被广泛应用于发光材料领域。
1. 稀土荧光材料稀土元素的激发和发射光谱分别在紫外和可见光谱区域，这为稀土元素作为发光剂提供了可能。
利用稀土元素在材料中的荧光性质，可以制备出多种稀土荧光材料。
例如，用铝、锶、硝酸和稀土离子作为原料，加入氧化铜，在高温下烧结制得的SrAl12O19:Eu2+荧光材料，该材料可通过调整Eu2+的浓度，得到蓝色或绿色光谱。
2. 稀土蓝宝石材料稀土元素在蓝宝石晶体中取代一部分铝离子，形成了稀土蓝宝石材料。
这些材料不仅具有纯天然蓝宝石的宝贵性质，而且还具有稀土元素的光学性质，可以发射出多种不同波长的光，应用于光学领域。
例如，使用Y3Al5O12：Ce3+、Tb3+、Mn4+制备的稀土蓝宝石材料，这种材料可以用于LED照明、荧光粉、荧光棒等多种场合。
3. 稀土发光纤维材料稀土元素发光纤维材料有着很好的应用前景。
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]。
稀土发光材料的合成方法
稀土发光材料是一种重要的功能性材料，在照明、显示、医疗等领域有着广泛的应用。
其合成方法对于材料的性能和稳定性有着重要的影响。
下面将详细介绍稀土发光材料的合成方法。
一、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的合成稀土发光材料的方法。
该方法的基本原理是将含有稀土离子的前驱体溶液与有机溶剂混合，通过加热搅拌使前驱体溶液中的有机溶剂挥发，形成凝胶。
然后通过热处理或化学处理使凝胶中的有机物分解，得到纯净的稀土氧化物或稀土盐。
这种方法具有制备温度低、纯度高、粒径小等优点，但制备周期较长，成本较高。
二、沉淀法沉淀法也是一种常用的合成稀土发光材料的方法。
该方法的基本原理是将含有稀土离子的前驱体溶液与沉淀剂混合，通过调节pH值使前驱体溶液中的稀土离子沉淀下来，得到稀土沉淀物。
然后通过热处理或化学处理使沉淀物中的有机物分解，得到纯净的稀土氧化物或稀土盐。
这种方法具有制备温度低、纯度高、粒径小等优点，但制备周期较长，成本较高。
三、溶胶-凝胶-热分解法溶胶-凝胶-热分解法是一种综合了溶胶凝胶法和热分解法的合成方法。
该方法的基本原理是将含有稀土离子的前驱体溶液与有机溶剂混合，通过加热搅拌使前驱体溶液中的有机溶剂挥发，形成凝胶。
然后通过热处理使凝胶中的有机物分解，得到纯净的稀土氧化物或稀土盐。
这种方法具有制备温度低、纯度高、粒径小等优点，但制备周期较长，成本较高。
四、微乳液法微乳液法是一种基于微乳液的合成方法。
该方法的基本原理是将含有稀土离子的前驱体溶液与有机溶剂混合，形成微乳液。
然后通过调节pH值使前驱体溶液中的稀土离子沉淀下来，得到稀土沉淀物。
最后通过热处理或化学处理使沉淀物中的有机物分解，得到纯净的稀土氧化物或稀土盐。
这种方法具有制备温度低、纯度高、粒径小等优点，但制备周期较长，成本较高。
五、共沉淀法共沉淀法是一种常用的合成稀土发光材料的方法。
该方法的基本原理是将含有不同种类的稀土离子的前驱体溶液混合在一起，通过调节pH值使前驱体溶液中的稀土离子同时沉淀下来，得到混合稀土沉淀物。
稀土长余辉发光材料SrAl2O4Eu2+,Dy3+的制备及性能研究【文献综述】
文献综述稀土长余辉发光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的制备及性能研究一、前言长余辉发光材料属于光致发光材料的一种,发光持续时间较长,最长可达十几个小时,也称蓄光型发光材料、荧光粉等。
由于长余辉发光材料的余辉和温度特性,即使用环境温度变化时材料和制品的发光亮度会相应改变[1],因而,长余辉发光材料除被用做蓄光材料外,还可用作制备传感器的敏感材料。
近年来,长余辉发光材料的应用研究不断进展,范围也迅速扩大,已在消防安全、建筑装饰、涂料油墨、陶瓷器件、交通运输和城乡建设等发挥着照明、指示、装饰等作用.长余辉发光材料的种类与特性1）金属硫化物体系长余辉发光材料。
即传统的、第一代。
典型代表是ZnS∶Cu, Co材料，其发光颜色多样,弱光下吸收速度较快,但余辉时间短,化学性质不稳定,易潮解。
虽然加入放射性元素后可克服以上缺点,可是放射性元素对环境和人体会造成危害,从而极大地限制了它的应用。
2)铝酸盐体系长余辉发光材料。
目前,铝酸盐体系中发光性能比较优异的长余辉发光材料主要是MAl2O4∶Eu3 + , R3 + (Dy3 + , Nd3 +等) ，其发射峰主要是集中在蓝绿光波段,亮度高,余辉时间长,且化学稳定性好[2]。
铝酸盐体系长余辉发光材料的突出优点是余辉性能超群、化学稳定性好和光稳定性好;缺点是遇水不稳定、发光颜色不丰富。
3)硅酸盐体系长余辉发光材料. 化学稳定性好、耐水性强、紫外辐照性稳定、余辉亮度高、余辉时间长、应用特性优异等特点,弥补了铝酸盐体系的不足,将长余辉材料的研究推向了一个新的时代。
目前,获得实际应用的长余辉发光材料主要是传统的硫化物体系长余辉材料和掺有稀土元素的长余辉发光材料。
本文主要综述了稀土掺杂Eu2+,Dy3+的铝酸盐体系长余辉发光材料的制备及发展。
二、稀土长余辉发光材料制备工艺1．高温固相反应法[3-6]高温固相法是合成发光材料中应用最早和最多的一种方法。
固相反应通常取决于材料的晶体结构和缺陷结构，而不仅仅是成分的固有反应性能，固相反应的充要条件是反应物必须相互接触，即反应是通过颗粒间界面进行的。
发光材料的制备和应用
发光材料的制备和应用发光材料指的是能够发出光的材料，它广泛应用于照明、显示、激光、生物医学等领域。
在当今科技快速发展的时代中，人们对于发光材料的需求也越来越多。
本文将从发光材料的制备和应用两个方面进行探讨。
一、发光材料的制备发光材料的制备方法主要包括溶液法、气相法、沉淀法等。
其中，溶液法最为常见。
溶液法主要是将发光材料的前体化合物加入有机溶剂中，通过化学反应生成发光材料。
以锌硫化物ZnS为例，其制备过程如下：首先，将空气中的氧气、水分和灰尘排除干净，然后将氯化锌(ZnCl2)和氢硫酸铵(NH4HS)两种粉末按照一定的摩尔比例混合均匀，形成稠密的混合物。
将混合物放入石英瓶中，通过高温处理，使其在石英管中发生化学反应，得到ZnS的发光粉末。
气相法主要是以气相化学反应为基础，将化学前体气体沉积在特定的基底上，得到纳米级别的发光材料。
沉淀法主要是将化学前体物质与其他化学物质混合，通过化学反应，得到发光材料。
二、发光材料的应用1. 照明领域随着节能减排的要求越来越高，LED发光材料成为了照明领域的主流。
LED发光材料具有高效、长寿命、耐热、稳定等优点，被广泛用于路灯、明亮度广场、购物中心等场所的照明。
2. 显示领域发光材料的应用不仅仅局限于照明领域，还广泛用于各种显示器件中，如OLED（有机发光二极管），其发光材料是一种由有机物制备而成的半导体材料。
OLED具有亮度高、响应速度快、反应时间短等优点，适用于手机、电视、平板电脑等电子产品。
3. 生物医学领域发光材料在荧光显微镜、荧光探针、荧光标记、医疗诊断等方面有着广泛的应用。
其中，荧光探针在细胞定位、蛋白质表达与定量检测、免疫细胞检测等方面发挥着重要的作用。
4. 激光领域激光领域的应用也是发光材料的一个重要领域。
激光发射材料主要包括稻草状黄金颗粒、稀土离子、气体等。
通过激活这些发射材料，使它们释放出来的能量形成一束高能光束，广泛用于激光切割、激光治疗等领域。
稀土上转换发光材料
稀土上转换发光材料
稀土上转换发光材料是一种新型材料，具有低毒性、化学稳定性高、光稳定性优异、发射带窄、发光寿命长、光穿透力强、对生物组
织几乎无损伤、无背景荧光等优点，广泛应用于防伪识别、生物医
药、太阳能电池及照明等领域。
掺杂离子在制备上转换发光材料中扮演着极为重要的角色，当前掺杂研究主要集中在Yb3+、Eu3+ 和Er3+。
研究者采用水热合成法制备NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子，再通过X射线衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对它的尺寸、形貌和结晶度等方面进行研究。
实验表明，NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子在防伪识别方面具有稳定性、可靠性等特点，但仍受到影响程度可控的自然环境因素影响。
综合来看，其在防伪领域有着很大的应用前景。
稀土离子掺杂的发光材料制备及应用
稀土离子掺杂的发光材料制备及应用概述自从稀土离子发现以来，稀土离子掺杂的发光材料就开始进入人们的视野。
随着技术的不断发展，在现代科技领域，稀土离子掺杂的发光材料广泛应用于激光、显示器、LED灯等领域。
本文将着重探讨稀土离子掺杂的发光材料制备及其应用方面的研究进展与现状。
制备方法稀土离子掺杂的发光材料制备方法主要有物理法、化学法和生物法等几种。
物理法：包括溅射法、熔盐法、高能球磨法等。
其中，溅射法是一种常用的物理方法，它通过将目标材料置于真空室中，然后用氩气离子束轰击目标表面，使目标表面材料溅射到基底上形成薄膜。
化学法：包括共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，共沉淀法是一种常用的化学方法，它通过在水溶液中混合沉淀剂和稀土盐，沉淀后经过退火，就可以得到稀土离子掺杂的材料。
生物法：包括生物合成法和生物转化法。
其中，生物合成法是一种常用的生物方法，它利用微生物或植物生长在含稀土离子的培养基中，通过代谢作用将稀土离子载入有机物质的体内，最终形成稀土离子掺杂的发光材料。
应用领域稀土离子掺杂的发光材料广泛应用于激光、显示器、LED灯等领域。
激光：激光器是利用能将许多光子促发出的光子放大程度达到相位同步的原理实现的。
而稀土离子掺杂的发光材料正是制造激光器材料的首选，例如铈离子掺杂锆石矾解淀粉体材料就是发展高功率激光器的材料之一。
显示器：随着显示技术的不断发展，液晶显示器、有机发光二极体显示器等已经逐渐成为人们眼中的主流显示技术。
而Luminescent Display Technology中需要的稀土离子掺杂的发光材料，能够将灯显直流电压转换成红、绿、蓝不同的光谱成分，现在广泛应用在大屏幕高清晰度电视、显示广告牌等场合。
LED灯：LED灯作为新一代照明技术，逐渐被大众所接受。
而使用稀土离子掺杂的发光材料能够使LED灯光谱更加均匀，提高其色纯度，同时还能提高光效和寿命。
结论稀土离子掺杂的发光材料是目前应用广泛的发光材料，其制备方法虽然有所不同，但无论是物理化学法还是生物法，都对提高人类生活带来了诸多实惠。
稀土掺杂二氧化钛纳米发光材料的制备及性能(精)
稀土掺杂二氧化钛纳米发光材料的制备及性能采用溶胶-凝胶法(sol-gel)和水热法,以钛酸四丁酯为前驱物制备了Eu3+离子掺杂TiO2的纳米晶和发光薄膜,利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱、光致发光光谱对样品的形貌、成份及性能进行了表征,研究了退火温度、稀土Eu3+离子掺杂摩尔分数、溶剂乙醇量、强碱等对发光性能的影响,并对其发光机理进行了分析。
采用溶胶-凝胶法制备的稀土Eu3+掺杂TiO2纳米晶样品,掺杂均匀、颗粒大约在30-80nm；从EDS能谱分析可得Ti：O原子个数比并不是按化学计量TiO2满足1：2,Eu3+离子很可能取代了Ti4+离子后,同时又形成了氧空位,表明稀土Eu3+离子进入TiO2晶格中。
样品的主发射峰在614nm(5D0→7F2)处发光最强,且在595nm(5D0→7F1)处出现了属于磁偶极跃迁的发射峰,同时在578nm(5D0→7F0)、652nm(5D0→7F3)、700nm(5D0→7F4)也出现了发射峰。
制备Eu3+：TiO2纳米晶的组分、退火温度、溶剂乙醇的量不同、催化剂不同时,发射光谱的强度也会不同。
当Eu3+离子、Ce3+离子共掺时,实现了Eu2+离子的蓝光发射。
制备的发光薄膜在每镀一层发光膜均对其500℃退火热处理,得出薄膜结晶效果好,而且出现了578nm(5D0→7F0)的发射峰。
λex=464nm、414nm、395nm、382nm、272nm作为激发波长对发光薄膜进行激发所得发射光谱,得出λex=395nm时的发射峰在614nm(5D0→7F2)处的发光效率最高。
900℃退火的加入Al3+的Eu3+:TiO2发光薄膜实现了Eu2+离子的蓝光发射,证明了在高温的环境中,Al3+把Eu3+还原成Eu2+离子。
采用水热法制备的纳米晶和发光薄膜,反应温度、Al3+均对样品的发射光谱强度有影响。
NaOH溶液改变了发光基质TiO2的晶体结构,增强了样品在紫外区域的吸收。
稀土发光材料的制备及应用
第二章稀土发光材料的制备及应用近几十年来，稀土发光材料在国外得到惊人的发展，形成了相当大的生产规模和客观的市场，其产值和经济效益都很高[1-3]。
到90 年代，依然以一定的速度增长。
国外在稀土新材料方面几乎每隔3~5 年就有一次突破，而稀土发光材料则是这宝库中五光十色的瑰宝。
据美国商业信息公司最近统计，在美国稀土各应用高技术领域中，光存储器的年增长率达50%，灯用稀土荧光粉20%，名列第二位，电视荧光粉为 3.4%，仅电视用荧光粉1998 年在美国的消费量居稀土消费量第五位，为104.3 吨，价值2700 万美元，到1995 年达131.5 吨。
我国彩电荧光粉及紧凑型荧光灯用稀土荧光粉在80年代增长速率更快，工业生产规模相当可观，且有部分出口。
这表明，稀土发光材料的发展及在稀土各应用领域中占有举足轻重地位。
随着新型平板显示器、固态照明光源的发展，对新型高效发光粉体的需求日益增多。
由于纳米材料具有其他大颗粒材料所不具有的结构及各种性质如电性质、光性质等，研究纳米稀土发光材料已成为目前引人注目的课题。
以钒酸盐、磷酸盐为基质的纳米稀土发光材料都是很具有研究意义及应用价值的稀土荧光粉，比如纳米级YVO4:Eu，作为一种很好的红光粉体，已经广泛应用于荧光灯以及彩色显像管（CRT）中[4-6]。
另外，近来的研究表明纳米级Y(V,P)O4:Eu，YPO4:Tb在真空紫外区（VUV）有较好的吸收，是很有前途的等离子体平板显示器（PDPs）用的发光材料[7-11]。
在纳米尺度的YBO3:Eu3+中，由于表面Eu3+对称性低，使得5D0－7F2的跃迁几率增加，这改善了YBO3:Eu3+体材料中色纯度低的问题[12 ]。
总之，随着科技的发展和人们生活的需要，稀土发光材料的研究面临着新的挑战：这主要包括激发波长的变化，如PDP用荧光粉需真空紫外激发，固态照明用荧光粉需近紫外激发；材料尺寸形态的变化等。
这就要求人们改善材料的发光性质或开发新的发光体系。
稀土掺杂铝酸盐白光LED发光材料
稀土掺杂铝酸盐白光LED发光材料铝酸盐是一种重要的光电材料，具有优异的光学、电学和热学性能。
它是一种结构稳定的晶体，在化学惰性和热稳定性方面表现出色。
而稀土元素是具有特殊的物理、化学性质以及较宽的发光光谱范围的元素。
将稀土元素掺杂到铝酸盐中，可以显著改变其光学性能，实现白光发光效果。
稀土掺杂铝酸盐材料的制备方法有多种，常见的方法包括固相反应、溶胶-凝胶法、高温烧结法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种较为常用的方法。
通过此方法，可以得到具有较高发光效果的稀土掺杂铝酸盐材料。
在制备过程中，首先将适量的铝酸盐盐溶液与相应的稀土盐溶液混合，然后通过控制pH值、温度等条件，促使溶液中的铝离子和稀土离子形成固体沉淀。
最后，将沉淀干燥烧结得到稀土掺杂铝酸盐材料。
稀土掺杂铝酸盐材料在白光LED中的应用前景非常广阔。
首先，稀土掺杂铝酸盐材料的发光效果优异，可以实现宽光谱的白光发光效果。
其次，稀土掺杂铝酸盐材料的热稳定性好，可以满足白光LED长时间使用的要求。
此外，稀土掺杂铝酸盐材料的光电转换效率高，可以实现更低的能耗和更高的光照强度。
随着人们对节能环保意识的提高，白光LED在照明领域的应用越来越广泛。
稀土掺杂铝酸盐材料作为一种新型的发光材料，具有很大的市场潜力。
相对于传统的灯泡和荧光灯，稀土掺杂铝酸盐材料制成的白光LED具有更长的使用寿命、更高的亮度和更低的功耗。
因此，稀土掺杂铝酸盐材料在照明领域有很大的市场前景。
综上所述，稀土掺杂铝酸盐白光LED发光材料是一种具有广泛应用前景的材料。
通过稀土掺杂，可以实现宽光谱的白光发光效果。
该材料具有热稳定性好、光电转化效率高等优点，在照明、显示和光电子器件等领域具有广泛的应用前景。
随着人们对节能环保意识的提高，该材料在照明领域的应用将得到进一步的推广和发展。
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稀土氟化物溶解度比草酸盐溶解度小。
磷酸盐
稀土磷酸盐是重要的稀土盐类，是矿物存在的主要形式之一；
在pH为4.5的稀土溶液中加入磷酸钠可得到稀土磷酸盐沉淀； 稀土磷酸盐在水中的溶解度很小；
磷酸盐属于难风化矿物，硬度大，难以磨蚀；
稀土磷酸盐可用氢氧化钠溶液高温分解制得氢氧化物和磷酸钠，氢氧 化稀土进一步用盐酸溶液的方法制得氯化稀土。
稀土发光材料的制备化学
1.4 稀土化合物
硝酸盐
稀土元素的氧化物、氢氧化物以及碳酸盐溶1:1的硝酸中，蒸发结晶就可 得到水合硝酸盐RE2(NO3)3· nH2O，其中n=3,4,5,6，轻稀土的结晶水都是6。
稀土硝酸盐在水中的溶解度很大，易溶于乙醇、丙酮、乙醚和乙腈等极性 溶剂中；
表8 稀土硝酸盐在水中的溶解度
稀土发光材料的制备化学
1.4 稀土化合物
碳酸盐
稀土溶液中加入碳酸氢铵、碳酸铵或者可溶碳酸盐，就可能形成碳酸 稀土沉淀；稀土碳酸盐可溶于盐酸、硫酸和硝酸；加热分解生成氧化 稀土 稀土碳酸盐溶解度很小。
表4 稀土碳酸盐在水中的溶解度
稀土发光材料的制备化学
1.4 稀土化合物
硅酸盐
稀土硅酸盐化合物在自然界存在的形式已发现有36种之多，但具有工 业意义的矿物很少，仅有硅铍钇矿；
稀土元素的价态
稀土元素的正常氧化态是正三价，即电离掉(ns)2(n-1)d1或者(4f)1； 对个别稀土元素正好电离失去2个或者4个电子可使4f轨道呈现或者接近于 全空或半充满的稳定结构时，他们可能出现正二价或者正四价。
例如铈、镨和铽可呈现正四价态；钐、铕和镱可呈现正儿价态。
稀土元素的原子半径、离子半径及镧系收缩
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1.4 稀土化合物
草酸盐
稀土草酸盐可用氢氧化钠溶液一起煮沸转变为氢氧化物沉淀，再用酸溶解； 稀土草酸盐灼烧分解，先脱水，生成碱式碳酸盐，最后在800-900oC转化为 氧化物。
表6 稀土草酸盐的分解过程和温度
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1.4 稀土化合物
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稀土发光材料的制备化学
李涓 副教授 材料科学与工程学院
内容
1 2 3 4
稀土元素及其化合物的基本性质
稀土发光材料的制备方法
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1.1 稀土元素
稀土元素
周期表中IIIB族元素 17种元素
通常对于La和Ce，n=9；其他稀土n=8，但也有n=3,5,6的。
水合稀土硫酸盐加热则先生成无水盐，温度升高进一步分解为碱式盐，最 后生成氧化物；水和硫酸盐在水中的溶解度一般比相应的无水稀土硫酸盐 要小，溶解度随温度的升高而减小；
无水的稀土硫酸盐是吸湿性粉末，能很好地溶解于水中并放热，溶解度随 温度的升高而减小；
镧系元素： • 位于第六周期57号位置上； • 除了镧原子不含有f电子，其余14 中元素均含有f电子 • 元素性质十分相近，分离困难 钪： • 与镧系元素有共同特征氧化态(III) • 离子半径与稀土相差较大，化学性 质相差较大 钇： • 与镧系元素有共同特征氧化态(III)， 化学性质相似 • 离子半径介于钬和铒之间，共生
1.4 稀土化合物
(2) 稀土可溶盐
最重要的稀土可溶盐是氯化物、硝酸盐和硫酸盐。
氯化物
无水氯化物可用金属直接和氯气反应生成；
这种方法可制备高纯度的无水氯化稀土，但反应激烈，工业上较难控制；
无水氯化物也可在氯化氢气氛中对带结晶水的氯化稀土脱水及稀土氧 化物在还原剂存在下直接氯化制得；
水和氯化物可通过碳酸盐、氧化物及氢氧化物用盐酸溶解制得。
抗磁性物质： Sc, Y, La, Ce, Yb, lu 顺磁性物质：Ce(Ce4+), Pr, Nd, Sm, Eu, Yb(Yb2+) 铁磁性物质：Gd, Tb, Dy, Er, Tm
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1.2 稀土元素的物理性质
表2 稀土金属的某些性质
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1.3 稀土元素的化学性质
稀土元素变价离子都有颜色。
Ce4+橘红色，Sm2+红棕色，Eu2+浅黄色，Yb2+绿色。
稀土元素的活泼性
稀土金属的化学活泼性很强，其在空气中的稳定性随着原子序数增加而 增加； 稀土金属是强还原剂； 稀土金属溶于盐酸、硫酸、硝酸，难溶于浓硫酸，微溶于氢氟酸和磷酸。
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1.4 稀土化合物
硝酸盐
稀土硝酸盐分解时放出氧气和氧化氮，最后转变为氧化物。
表9 部分稀土硝酸盐分解成氧化物的最低温度
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1.4 稀土化合物
(3) 稀土配合物
由于稀土元素除钪、钇、镧外，大部分稀土离子都含有未充满的4f电子。4f的 电子特性就决定了稀土离子的配位特征：
但有些矿物例外，如离子型稀土矿产品中镧的含量大于相邻的原子序数为 偶数的铈。
在地壳中稀土元素主要集中于岩石圈，主要在花岗岩、伟晶岩、正长 岩、火的物理性质
稀土金属除镨和钕为淡黄色以外，其余均具有银白和银灰色的金属光泽， 其金属性由镧到镥递减。
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1.1 稀土元素
稀土元素在地壳中的分布特点
稀土元素在自然界中广泛存在，在地壳中丰度约为153ppm，但分布分散。
稀土元素在地壳中丰度和一般常见元素相当，只是分散而已;
例如铈接近于锌、锡；钇、钕和镧接近于钴和铅；丰度最低的铕也比锑和 铋丰度大。
在地壳中铈族元素丰度(101ppm)比钇组元素(47ppm)大; 稀土元素分布服从Oddo-Harkins规则，即原子序数为偶数的元素丰度 较相邻的奇数元素的丰度大；
稀土离子半径的大小是决定稀土离子络合能力强弱的主要因素之一，稀 土离子的络合能力随原子序数的增加，离子半径的减小而增强。
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1.3 稀土元素的化学性质
稀土元素的颜色
稀土元素中的钇和钪的三价态是无色的； 镧系元素呈三价态时，全空4f0(La3+)、半满4f7(Gd3+)和全满4f14(Lu3+)是无 色的； 接近f0的f1(Ce3+)和接近f14的f13(Yb3+)的元素也是无色的； fx和f14-x结构的离子颜色都大致相似；
稀土硫酸盐和碱金属离子等一价离子的硫酸盐，在溶液中形成复盐接近析 出。复盐通式为：xRE2(SO4)3· yM2SO4· zH2O ，这里M=Na+、K+、Rb+、 Cs+、NH4+、Tl+。
利用硫酸复盐的溶解度差异可用来分组稀土和分离杂质。 难溶的铈组：La, Ce, Pr, Nd, Sm 微溶的铽组：Eu, Gd, Tb, Dy 可溶的钇组：Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y
除铕和镱反常外，镧系元素金属原子半径从镧(1.877pm)到镥(1.734pm) 呈略有缩小的趋势；
三家稀土离子的半径，从正三价钪到正三价镧依次增大；
镧系收缩：镧到镥15种元素的离子半径随着原子序数增加而减小；
原因：镧系元素的原子序数增加1，就增加1个核电荷和1个电子，其中这 个电子填充到4f轨道上，由于核电荷增加，导致核电荷对外层的电子吸引作用 更大，所以离子半径相应减小。
以离子状态吸附在铝硅酸盐黏土矿物上的风化壳淋积型稀土矿，工业 意义很大，是目前主要中重稀土的来源之一。
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1.4 稀土化合物
草酸盐
在自然界中没有稀土草酸盐矿物存在，但在提取剂分离过程中，往往要把 稀土转变成草酸盐和杂质进行分离，因此，它具有特别重要意义；
可用均相沉淀的方法制备稀土草酸盐；
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表1 稀土元素的电子层结构与半径
1.1 稀土元素
稀土元素的分类
根据钇和镧的化学性质、物理性质和地球化学性质的相似性和差异性，以及稀 土元素在矿物中的分布和矿物处理的需要： 轻稀土(铈组元素)：La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu 重稀土(钇组元素)：Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 根据稀土硫酸盐的溶解性及某些稀土化合物的性质： 轻稀土：La, Ce, Pr, Nd 中稀土：Sm, Eu, Gd, Tb, Dy 重稀土(钇组元素)：Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 根据分离稀土工艺和稀土化合物性质变化规律： 铈组：La, Ce, Pr, 钐组：Nd, Sm, Eu 铽组：Gd, Tb, Dy 铒组：Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y
4f轨道不参与成键，故配合物的键型都是离子键，极少是共价键，因此 配合物中配体的几何分布将主要决定于空间因素； 稀土离子体积较大，配合物将要求有较高的配位数； 从金属离子的酸碱性出发，稀土离子属于硬酸性，它们与硬碱的配位原 子如氧、氟、氮等都有较强的配位能力，而与属于弱碱的配位原子如硫、 磷等的配位能力则较弱； 在溶液中，稀土离子与配体的反应一般是相当快的，异构现象较少。
混合氧化稀土呈棕褐色;
稀土氧化物可从燃烧草酸盐和碳酸盐及氢氧化物中得到：
RE2 (C2O4 )3 2H 2O RE2O3 3CO2 3CO 2H 2O
产物中铈以CeO2存在，镨和铽都是以四价和三价共存形式存在，分别为 Pr6O11和Tb4O7。CeO2的溶解比较困难，其他氧化物易溶于盐酸。
产物带结晶水，La-Eu带7个结晶水，Gd-Lu和Y带6个结晶水。水合氯化物 直接脱水会发生水解反应形成REOCl，难以得到纯净的无水氯化稀土。
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