稀土荧光粉的制备与用途
稀土——荧光粉的应用及发展
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稀土——荧光粉的应用及发展稀土——荧光粉的应用及发展荧光粉的概述荧光粉(俗称夜光粉),通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。
光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后,把光能储存起来,在停止光照射后,在缓慢地以荧光的方式释放出来,所以在夜间或者黑暗处,仍能看到发光,持续时间长达几小时至十几小时。
带有放射性的夜光粉,是在荧光粉中掺入放射性物质,利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光,这类夜光粉发光时间很长,但因为有毒有害和环境污染等,所以应用范围小。
荧光粉的历史20世纪初,人们在研究放电发光现象的过程中开发了荧光灯和荧光粉。
当时的荧光灯使用硅酸锌铍荧光粉,发光效率低,并有毒性。
1942年,A.H.麦基格发明卤磷酸钙荧光粉并用在荧光灯内,在照明领域引起了一次革命。
这种粉发光效率高、无毒、价格便宜,一直使用到现在。
70年代初,荷兰科学家从理论上计算出荧光粉的发射光谱,发现荧光粉如由450nm、550nm和610nm三条窄峰组成(三基色[1]),则显色指数和发光效率能同时提高。
1974年,荷兰的范尔斯泰亨等人先后合成了发射峰值分别在上述范围内的三种稀土荧光粉,使灯的发光效率达到85lm/W,显色指数为85,使荧光灯有了新的突破。
稀土三基色荧光粉的特点是发光谱带狭窄,发光能量更为集中,且在短波紫外线激发下稳定性高,高温特性好,更适用于高负载细管荧光灯和各种单端紧凑型荧光灯。
荧光粉的类型灯用荧光粉主要有3类。
第一类用于普通荧光灯和低压汞灯,第二类用于高压汞灯和自镇流荧光灯,第三类用于紫外光源等。
1,荧光灯和低压汞灯用荧光粉有锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉和稀土三基色荧光粉。
锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉是在氟氯磷灰石基质3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2中,掺入少量的激活剂锑(Sb)和锰(Mn)以后制成的荧光粉,通常表示式为:3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn 这种荧光粉的制备方法很多,采用的原料也可以不同,但对原料的纯度要求较高。
稀土掺杂钼酸盐LED荧光粉的制备与发光特性调研报告
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稀土掺杂钼酸盐LED荧光粉的制备与发光特性调研报告一、文献综述1.背景:1)稀土元素发光材料的优点是吸收能力强,转换率高,可发射从紫外到红外的光谱,在可见光区域,有很强的发射能力,且物理化学性质稳定。
2)我国作为稀土大国, 已探明储量占世界总储量的80 %。
3)稀土元素具有优异的发光性质,这是由于其离子形式中的4f电子在非相同能级间会发生跃迁产生丰富的吸收及发射光谱;因此稀土元素可以用于制造电光源材料、发光材料和激光材料,其中该发光材料又可以分为光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、液晶后照式光源、高技术用特种发光材料和增感屏。
由此可知,其应用于照明、军事、医学、显示等领域,形成了很大的工业生产和消费市场规模,开拓并发展新兴领域。
所以对稀土发光材料的研究特别重要。
2.制备方法与发光机理:1)发光:物质内部以某种方式吸收能量以后,以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。
光致发光是用光激发发光材料引起的发光现象。
2)光致发光材料的发光机理主要经历三个过程:激励、能量传输和复合,利用位形坐标图来描述发光中心的吸收和发射过程。
3)光致发光材料的制备方法:高温固相烧结法、沉淀法、燃烧法、溶胶凝胶法、微波合成法、水热法、化学气相沉淀法。
3.性能表征方法:1)利用位形坐标图(如下图1),其中用纵坐标表示晶体中发光中心的势能包括(电子和离子的势能以及相互作用在内的整个体系的能量),横坐标则表示中心离子和周围离子的位形(包括离子之间相对位置等因素在内的一个笼统的位置概念),一般的也可代用粒子间核间距作横坐标。
2)光致发光材料性能的好坏可通过材料的发光的弛豫时间的长久,发光的寿命等来衡量。
图1.发光中心基态的势能图二、实验器材1.实验仪器坩埚、鼓风干燥箱、玛瑙研钵、烧杯、药匙、分子天平、荧光谱分析仪、箱式炉、超声波清洗机2.材料清单无水乙醇、钼酸铵、氧化钇、氧化铕、称量纸三、实验过程•洗涤并干燥:烧杯、药匙、坩埚、研钵•分别称取钼酸铵、氧化钇、氧化铕相应的质量,其质量值分别对应的是:1.5890 g、0.6707 g、0.0106 g,依次放入研钵中•往装有上述药品研钵加入适量的无水乙醇,进行研磨15min-20min•将上述研磨好的药品放入坩埚中,然后将其放入箱式炉,打开箱式炉,并设置程序,在800℃下反应4h•将反应后的药品继续放入研钵继续研磨成粉末;•用荧光谱分析仪测试所制备的粉末,打开荧光光谱仪的电源开关预测10min左右,点亮氙灯(作为光源),光栅(分光);制样(往基台放入少许粉末并压实),填充粉末(2/3),石英片,压均匀,旋紧;放入仪器;打开软件,(横坐标波长,纵坐标强度),测量荧光波长与荧光强度的关系曲线。
测温用稀土荧光粉
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测温用稀土荧光粉一、什么是稀土荧光粉?稀土荧光粉是一种特殊的材料,它能够在受到外部激发后发出荧光。
这种材料通常由稀土元素和其他化学元素组成,其中最常见的稀土元素包括钕、铈、镧、铕等。
二、测温用稀土荧光粉的工作原理测温用稀土荧光粉的工作原理基于热致发光现象。
当这种材料受到高温热源的照射时,其内部电子会受到激发并跃迁到高能级状态,然后再回落到低能级状态时会释放出能量并产生荧光。
通过测量这种荧光的强度或颜色变化可以推算出材料所处的温度。
三、测温用稀土荧光粉的优点1. 高灵敏度:相比传统测温方法,使用稀土荧光粉可以获得更高的灵敏度和准确性。
2. 高分辨率:由于该技术采用了数字化信号处理技术,因此可以实现更高分辨率和更细致的温度测量。
3. 非接触式:与传统的热电偶、热电阻等接触式测温方法相比,稀土荧光粉测温可以实现非接触式测量,避免了材料表面受到损伤或污染的风险。
4. 宽温度范围:稀土荧光粉具有较宽的温度范围,可用于高温环境下的测量,例如火花放电、航空发动机等领域。
5. 易于制备:稀土荧光粉制备工艺相对简单,成本较低。
四、测温用稀土荧光粉的应用1. 工业领域:稀土荧光粉可用于钢铁冶炼、玻璃加工、航空航天、汽车制造等领域中的高温测量和控制。
2. 医学领域:稀土荧光粉可应用于体内或体外医学诊断中的体温监测。
3. 环境监测:稀土荧光粉也可应用于环境监测中,例如火山喷发、地震等自然灾害的预测和监测。
五、稀土荧光粉的发展前景随着科技的不断进步,稀土荧光粉的应用领域将会越来越广泛。
目前,研究人员正在探索新型稀土荧光粉材料,以提高其灵敏度、准确性和温度范围。
同时,数字化信号处理技术的发展也将进一步提高该技术的分辨率和可靠性。
因此,可以预见,稀土荧光粉测温技术在未来将有更加广泛的应用前景。
《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》
![《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》](https://img.taocdn.com/s3/m/07897b9d05a1b0717fd5360cba1aa81144318f98.png)
《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一摘要:本文旨在研究白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及其发光性能。
通过设计合理的荧光粉结构,合成出具有高发光效率、高稳定性的稀土高分子荧光粉,并对其发光性能进行深入研究。
实验结果表明,所合成的稀土高分子荧光粉在白光LED领域具有潜在的应用价值。
一、引言随着LED技术的不断发展,白光LED因其低能耗、长寿命和环保等优点,已成为照明领域的主流光源。
稀土高分子荧光粉作为白光LED的关键材料,其性能直接影响到LED的发光效率、色彩还原性和稳定性。
因此,研究设计高效、稳定的稀土高分子荧光粉具有重要意义。
二、荧光粉设计1. 结构设计:根据白光LED的应用需求,设计出一种以稀土元素为主要激活剂的荧光粉结构。
该结构具有较高的比表面积和良好的化学稳定性,有利于提高发光效率和稳定性。
2. 激活剂选择:选用合适的稀土元素作为激活剂,通过调整稀土元素的种类和浓度,优化荧光粉的发光性能。
三、合成方法1. 原料准备:按照设计要求,准备好所需的稀土元素、高分子基质和其他添加剂。
2. 合成过程:采用高温固相反应法,将原料在高温下进行反应,得到稀土高分子荧光粉。
3. 后期处理:对合成的荧光粉进行研磨、筛分等后期处理,得到符合要求的荧光粉产品。
四、发光性能研究1. 发光效率:通过测量荧光粉的激发光谱和发射光谱,计算其量子产率,评估其发光效率。
2. 色彩稳定性:在不同温度和湿度条件下,测量荧光粉的发光性能,评估其色彩稳定性。
3. 耐候性:通过加速老化试验,评估荧光粉的耐候性能。
4. 实际应用:将合成的稀土高分子荧光粉应用于白光LED中,测试其实际发光效果。
五、实验结果与讨论1. 发光效率:所合成的稀土高分子荧光粉具有较高的量子产率,表现出良好的发光效率。
2. 色彩稳定性:在不同温度和湿度条件下,荧光粉的发光性能保持稳定,表现出良好的色彩稳定性。
3. 耐候性:加速老化试验结果表明,所合成的稀土高分子荧光粉具有较好的耐候性能。
稀土荧光粉的制备与用途
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稀土荧光粉的制备与用途摘要:稀土荧光粉作为荧光粉领域的主要类型之一,其工业制备技术成熟,性能优良,应用广泛。
稀土荧光粉主要用于现代照明光源、交通信号灯、汽车状态指示、液晶显示(LCD)的背光源和大屏幕显示等方面。
本文介绍了目前国内外制备稀土荧光粉的各种方法,主要有高温固相反应法、软化学法、物理微波合成法等。
对这些方法的优缺点进行了比较。
最后对荧光粉的发展前景及今后的研究趋势进行了展望。
关键词:种类用途制备方法展望何谓荧光粉?经x射线、紫外线或电子射线等的照射,物质受到激发(吸收外部能量)时就会发光,这种发光的物质称为荧光粉,它是一种使能量转换成光的材料。
荧光粉是由基体,激活剂和溶剂构成的。
作为优质的荧光粉应具有发光亮度高、发光效率高、色纯度好、化学稳定性好、寿命长的特点。
目前荧光粉的品种繁多,用途也较广泛,稀土荧光粉是荧光粉领域中的主要类型之一。
其工业用途成熟,用量较多,性能优良。
17个稀土元素的相继发现经历了漫长的时期。
从发现1787年铈土到1947年发现钷,经历了144年。
到1964年Y2O3:Eu首先被用于制造荧光粉。
CRT (阴极射线)荧光粉是稀土在发光材料中最早的应用,彩电的普及和PC的蓬勃发展使这一经典的新材料高速增长。
彩电和彩显用荧光粉的工艺基本形成于70年代,美国RCA是这一技术的鼻祖。
1974年Philips公司首先合成了稀土绿粉(Ce, Tb)MgAl11O19、蓝粉(Ba, Mg, Eu)3Al16O27和红粉Y2O3:Eu,并将它们按一定比例混合,制成了三基色荧光粉。
由于稀土三基色荧光粉优异的发光特性和节能的特点使它的应用越来越广。
后来稀土发光材料得到了迅猛的发展,大多数稀土元素或多或少地被用于荧光材料的合成,稀土发光材料已成为显示、照明、光电器件等领域中的支撑材料,并不断地有新的稀土荧光粉出现[1][2]。
稀土荧光粉按用途分为:(1)CRT荧光粉。
CRT (阴极射线)荧光粉是稀土在发光材料中最早的应用,彩电的普及和PC的蓬勃发展使这一经典的新材料高速增长,目前仍有7%的年增长率,但也面临着平板显示的挑战。
《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》范文
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《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一一、引言随着LED照明技术的不断发展,白光LED以其高效、节能、环保等优势成为现代照明领域的热点研究内容。
其中,稀土高分子荧光粉作为LED的关键材料之一,对LED的发光性能具有重要影响。
本文旨在探讨白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究,为提高LED的光效及稳定性提供理论支持。
二、稀土高分子荧光粉的设计1. 目标性能确定根据白光LED的应用需求,设计出具有高量子效率、高稳定性及优异色彩还原性的稀土高分子荧光粉。
2. 材料选择选用适当的稀土元素(如Eu、Tb等)及高分子基质材料(如聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯等),通过合理配比,实现荧光粉的优化设计。
3. 结构设计设计具有高效能量传递路径的荧光粉结构,以提高荧光粉的光吸收及发光效率。
三、稀土高分子荧光粉的合成1. 合成方法采用共沉淀法、溶胶-凝胶法等化学合成方法,将稀土元素与高分子基质材料相结合,形成具有优异发光性能的荧光粉。
2. 合成过程严格控制反应温度、浓度及时间等参数,确保合成出的荧光粉具有优良的均一性及纯度。
3. 合成优化针对合成过程中可能出现的问题,如杂质污染、粒度分布不均等,采取相应的措施进行优化处理。
四、发光性能研究1. 光学性能测试利用光谱仪、发光测试仪等设备,对合成的稀土高分子荧光粉进行光谱分析、量子效率测试及色彩还原性测试等。
2. 发光机理分析结合理论计算与实验数据,分析荧光粉的发光机理,包括能量传递路径、能级分布等。
3. 稳定性测试对荧光粉进行长期稳定性测试,考察其在高温、高湿等条件下的性能变化情况。
五、结果与讨论1. 发光性能结果经过测试与分析,发现合成的稀土高分子荧光粉具有高量子效率、优异色彩还原性及良好的稳定性。
其发光性能与国内外同类产品相比具有明显优势。
2. 发光机理探讨通过对发光机理的分析,发现该荧光粉具有高效能量传递路径,能够实现从基质到稀土离子的有效能量传递,从而提高发光效率。
《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》
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《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一摘要:本文旨在研究白光LED(发光二极管)中稀土高分子荧光粉的设计、合成以及发光性能。
本文通过优化荧光粉的成分设计,结合合成过程中的技术优化,提高了荧光粉的发光效率和稳定性。
经过详细研究,实验数据证明了新型稀土高分子荧光粉在白光LED领域具有较好的应用前景。
一、引言白光LED以其节能、高效和长寿命的优点在照明领域中获得了广泛应用。
稀土元素作为制造高效率荧光粉的关键材料,在白光LED中发挥着重要作用。
近年来,随着科技的发展,稀土高分子荧光粉因其良好的物理和化学性能,逐渐成为研究的热点。
本文将重点研究稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能。
二、荧光粉的成分设计本阶段主要通过实验设计和理论分析相结合的方法,确定了适合白光LED的稀土元素和高分子材料配比。
在保持白光色温的同时,尽可能地降低LED的光色参数。
我们首先根据相关理论预测了稀土离子在固态下可能的能量转移和颜色特性,再通过量子化学计算软件辅助优化荧光粉的结构。
通过多轮筛选和优化实验,我们最终确定了最优的配方组合。
三、合成方法与工艺优化本阶段采用先进的溶液法和溶胶凝胶法,在温度、时间等工艺参数上进行优化,实现了稀土高分子荧光粉的高效合成。
通过对比不同合成方法对荧光粉性能的影响,我们发现溶胶凝胶法在控制颗粒大小和分布上具有显著优势,能有效地提高荧光粉的发光效率。
此外,我们通过对工艺条件的控制,成功地实现了批量生产的稳定性和可靠性。
四、发光性能研究在成功合成稀土高分子荧光粉后,我们对其发光性能进行了深入研究。
通过测量和分析其激发光谱、发射光谱等数据,我们发现新型荧光粉具有较高的量子效率和良好的热稳定性。
此外,我们还研究了荧光粉在不同温度下的发光性能变化,并对其色坐标、色温等参数进行了测量和评估。
实验结果表明,新型稀土高分子荧光粉在白光LED中具有优异的发光性能。
五、结论本研究通过设计、合成及发光性能研究,成功开发出适用于白光LED的稀土高分子荧光粉。
稀土材料在荧光材料中的应用研究
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稀土材料在荧光材料中的应用研究摘要稀土材料在荧光材料中的应用研究近年来受到了广泛关注。
稀土元素具有特殊的电子结构和发光性质,使其在光电子学、荧光显示、荧光标记、激光等领域具有广泛的应用潜力。
本文主要讨论了稀土材料在荧光材料中的应用研究的进展和趋势,并分析了其在不同领域中的应用现状和存在的问题。
1. 研究背景随着科学技术的发展和应用的不断拓展,荧光材料在光电子学和生物医学等领域中的应用日益广泛。
而稀土元素由于其特殊的电子结构和禁带宽度的宽窄可调性,使其成为了研究荧光材料的重要组成部分。
2. 稀土材料的特性稀土材料是指具有稀土元素的化合物材料,其中稀土元素包括镧系元素和钪系元素。
稀土元素的特性表现为荧光效应,它们能够吸收能量并发射出可见光或近红外光。
稀土材料的发光颜色和光谱特性可以通过控制合成的方法和添加的杂质等因素进行调控。
3. 稀土材料在荧光显示中的应用稀土材料在荧光显示中的应用是其近年来的研究热点之一。
通过合适的掺杂和调控,稀土材料可以实现多色荧光显示效果,并具有较高的发光效率和长的发光寿命。
此外,稀土材料还具有较宽的光谱范围和较高的色纯度,使得其在液晶显示器、有机发光二极管(OLED)等领域中得到广泛应用。
4. 稀土材料在荧光标记中的应用稀土材料在荧光标记中的应用也是其重要的应用领域之一。
利用稀土材料可以实现对物质表面的标记和追踪,如生物医学领域中对细胞、分子以及基因的标记。
稀土材料不仅具有较高的抗光灭活性和较长的发光寿命,还能够实现多色发光,从而满足不同标记需求。
5. 稀土材料在激光中的应用稀土材料在激光器件中的应用也取得了重要进展。
因其独特的电子结构,稀土材料能够实现较高的光放大因子,从而实现激光器件的放大和激发功能。
此外,稀土材料还可以实现多波长和调级激光的发射,使其在光通信、激光雷达等领域具有广阔的应用前景。
6. 稀土材料在环境保护中的应用除了在光电子学和生物医学领域中的应用,稀土材料还可以用于环境保护。
稀土荧光粉课件PPT
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表面处理技术
表面涂层
通过在荧光粉表面涂覆一层保护层, 可以增强荧光粉的抗光衰和抗氧化能 力,提高稳定性。
表面掺杂
表面修饰
通过化学或物理方法对荧光粉表面进 行修饰,可以改善荧光粉的分散性和 相容性,使其更好地应用于各种显示 器件。
通过在荧光粉表面掺入其他元素,可 以改善荧光粉的性能,如提高发光亮 度、改变发光颜色等。
泛的应用前景。
02 稀土荧光粉的种类与特性
硅酸盐系列荧光粉
硅酸盐系列荧光粉是一类以硅 酸盐为基质的稀土荧光粉,主 要应用于高压气体放电灯、荧 光灯等领域。
硅酸盐系列荧光粉具有较高的 发射效率和稳定性,同时具有 较好的耐候性和化学稳定性。
硅酸盐系列荧光粉的缺点是制 造成本较高,且在高温下容易 发生热分解。
环保与安全
随着环保意识的提高,稀土荧光粉的环保生产和安全使用成为技术 发展的重要方向。
新型荧光粉的开发
针对不同应用领域,开发具有特殊性能的新型稀土荧光粉,如高亮 度、长寿命、宽色域等。
政策环境分析
政策支持产业发展
国家出台了一系列政策,鼓励稀 土荧光粉产业的发展,支持企业
进行技术改造和新产品开发。
环保法规趋严
稀土荧光粉能够将蓝光或紫外光高效 地转换为白光,提高LED的发光效率 和稳定性。
显示器件领域的应用
稀土荧光粉在显示器件领域的应用主要包括液晶显示、等离子显示和场 致发光显示等。
稀土荧光粉能够提供高亮度、高纯度和高稳定性的发光,提高显示器的 画质和寿命。
在新型显示技术中,稀土荧光粉也在柔性显示、透明显示和3D显示等领 域得到应用。
应用领域
显示领域
用于制造液晶显示器(LCD)、 有机发光二极管显示器(OLED) 等显示器件,提高显示质量和效
稀土发光材料的制备与应用
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稀土发光材料的制备与应用稀土发光材料,这名字听起来是不是有点高大上?其实啊,它们就在咱们的生活中发挥着大作用呢!先来说说稀土发光材料是怎么制备的吧。
这可不是一件简单的事儿,就好比咱们做蛋糕,得把各种材料精心挑选、搭配,还得掌握好火候。
制备稀土发光材料也是如此,科研人员得像大厨一样精心操作。
比如说,他们要先选好“食材”,也就是稀土元素。
这些稀土元素就像蛋糕里的面粉、鸡蛋、糖一样重要。
然后呢,把它们放进特殊的“烤箱”里,经过一系列复杂的化学反应,才能得到我们想要的发光材料。
我曾经参观过一个实验室,亲眼看到科研人员在操作。
他们穿着白大褂,戴着护目镜,神情专注得就像在雕琢一件艺术品。
那一丝不苟的样子,让我都不敢大声喘气,生怕打扰了他们。
制备过程中,温度、压力、反应时间,每一个环节都得精准控制。
稍微有点偏差,这材料的性能可能就大打折扣啦。
那制备好的稀土发光材料都用在哪儿呢?这可多了去了!在照明领域,那些节能又明亮的 LED 灯里就有稀土发光材料的身影。
想象一下,晚上回家,打开那柔和又明亮的灯光,让整个房间都充满温馨,这可多亏了稀土发光材料呢。
还有啊,在显示屏上,比如咱们的手机屏幕、电脑屏幕,它们能让图像更加清晰、色彩更加鲜艳。
医疗领域也少不了它们。
在一些医疗器械中,稀土发光材料能帮助医生更准确地诊断病情。
甚至在防伪技术上,稀土发光材料也大显身手。
一些贵重物品的防伪标识,在特定的光照下会发出独特的光芒,这就是稀土发光材料的功劳。
稀土发光材料就像一个个神奇的小精灵,在不同的领域发挥着自己独特的作用。
随着科技的不断进步,相信稀土发光材料的制备技术会越来越成熟,应用也会越来越广泛。
说不定未来的某一天,我们的生活里到处都能看到它们带来的更多惊喜呢!回想那次参观实验室的经历,我对稀土发光材料的好奇和敬佩更深了。
它们从实验室里的精心制备,到走进我们生活的方方面面,真的是一段神奇的旅程。
我期待着未来能有更多关于稀土发光材料的好消息,让我们的生活变得更加美好、便捷和充满色彩!。
稀土材料的发光特性和荧光应用
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稀土材料的发光特性和荧光应用导言稀土材料是一类具有特殊发光性质的材料,由于它们在发光材料和光电器件中的广泛应用,备受研究者的关注。
本文将介绍稀土材料的发光特性以及其在荧光应用中的重要性。
发光特性稀土材料的发光特性是由于其特殊的能级结构和电子跃迁机制而产生的。
稀土元素由于其外层电子构型的特殊性,使得它们的能级分布和电子跃迁方式与其他元素有所不同。
稀土材料的发光特性可以分为两类:吸收光谱和发射光谱。
吸收光谱稀土材料的吸收光谱通常具有特殊的吸收峰值,这是由于稀土元素能级结构中的电子跃迁引起的。
不同的稀土元素具有不同的吸收峰值,这使得它们在不同波长区域的光吸收方面具有独特的特点。
例如,铒离子的吸收峰位于紫外光区域,而铽离子的吸收峰位于可见光区域。
发射光谱当受到激发能量后,稀土材料会发射特定波长的光。
这是因为电子从高能级向低能级跃迁所释放出的能量以光的形式散发出来。
稀土材料的发射光谱通常具有窄的谱线宽度和高的发射强度。
这使得稀土材料成为制备高纯度荧光材料的理想选择。
荧光应用稀土材料的发光特性使得它们在荧光应用中具有广泛的应用前景。
以下是几个常见的荧光应用领域:环境污染检测稀土材料的发光特性使得它们可以被用于环境污染检测。
通过将稀土材料与污染物相结合,可以设计出能够测量和监测环境中特定污染物浓度的传感器。
例如,镝离子可以与重金属离子结合形成复合材料,在特定激发波长下发射特定的荧光信号,从而实现对重金属污染物的定量检测。
生物荧光成像稀土材料的发光特性使其在生物荧光成像中有广泛的应用。
通过将稀土材料引入生物体内,可以将其用作荧光标记剂。
稀土材料的窄谱线宽度和长寿命使得它们能够提供高对比度和高分辨率的图像,这对于生物体内细胞和组织的研究具有重要意义。
光电器件稀土材料的发光特性使其在光电器件中有广泛应用。
例如,稀土材料可以用作发光二极管(LED)的发光层,通过激发材料内部的稀土离子发射特定波长的光来实现显示和照明功能。
《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》范文
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《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一一、引言白光LED作为新一代的照明技术,其光源以其高亮度、高效率、长寿命等优点,已经广泛应用于各种照明领域。
其中,稀土高分子荧光粉是白光LED的核心材料之一,其性能直接决定了LED的发光效果。
因此,对稀土高分子荧光粉的设计、合成及其发光性能的研究具有极其重要的意义。
本文以白光LED用稀土高分子荧光粉为研究对象,系统介绍了其设计、合成过程及发光性能研究。
二、稀土高分子荧光粉的设计1. 理论设计稀土高分子荧光粉的设计主要基于稀土元素的特殊电子结构,以及其在光激发下的发光特性。
设计过程中,我们首先确定了所需的稀土元素种类和浓度,然后根据LED的发光需求,设计了合适的分子结构和配体。
2. 结构设计在结构设计上,我们采用高分子载体与稀土离子复合的方式,制备出具有优异发光性能的稀土高分子荧光粉。
同时,我们还考虑了荧光粉的物理、化学稳定性,以确保其在恶劣环境下的稳定性。
三、稀土高分子荧光粉的合成1. 合成方法稀土高分子荧光粉的合成主要采用溶液法。
首先,将稀土盐和配体溶解在有机溶剂中,然后通过一定的化学反应将稀土离子与高分子载体结合,最后通过热处理或干燥得到荧光粉。
2. 实验步骤(1)选择合适的有机溶剂和稀土盐;(2)配制含有配体和稀土盐的溶液;(3)将溶液进行反应,使稀土离子与高分子载体结合;(4)将反应后的溶液进行热处理或干燥;(5)得到稀土高分子荧光粉。
四、发光性能研究1. 发光性能测试我们通过光谱仪、色度计等设备对合成的稀土高分子荧光粉进行了发光性能测试。
测试内容包括激发光谱、发射光谱、色坐标、量子效率等。
2. 发光性能分析根据测试结果,我们发现合成的稀土高分子荧光粉具有优异的发光性能。
其发射光谱覆盖了可见光范围,色坐标接近标准白光,量子效率高。
此外,我们还研究了荧光粉的稳定性,发现其在恶劣环境下仍能保持良好的发光性能。
五、结论本文研究了白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能。
稀土发光材料的制备及其应用研究
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稀土发光材料的制备及其应用研究稀土元素在光电子学、化学、材料科学等领域具有着重要的应用。
发光是稀土元素普遍的特性,利用这个特性开发出来的各种发光材料,便成为现代科学技术中不可或缺的一部分。
稀土发光材料具有色彩鲜艳、高亮度、可调谐性和长寿命等特点,在现代生活中得到了越来越广泛的应用。
本文将会介绍稀土发光材料的制备及其应用研究现状。
一、稀土发光材料的制备稀土发光材料的制备可以采用物理、化学或其它手段。
其中,最常用的制备方法是溶液浸渍、共淀法、燃烧合成法和水热法。
这些方法可以通过改变溶剂、酸碱度、混合物浓度和反应温度等参数来调节材料的结构和性质。
1. 溶液浸渍法溶液浸渍法是指将一定质量的基体浸泡在含有稀土离子的溶液中,维持一定的时间后从溶液中取出基体,用清水冲净并烘干,最后进行 calcination 处理。
这样,稀土元素会均匀地分布在基体内,从而达到制备稀土发光材料的目的。
2. 共淀法共淀法,也称共析法,指不同溶液中溶解某些化合物,然后通过混合两者的溶液,以共成碳酸盐或氢氧化物的方法将所需成分淀出来。
此法适用于制备混合稀土材料。
3. 燃烧合成法燃烧合成法是指将稀土盐、燃烧助剂和 Oxidizer等混合物在惰性气氛或空气中混合均匀,然后在高温下进行爆炸燃烧,制备出具有稀土发光性质的材料。
4. 水热法水热法是利用水热反应的原理,将所需的原料在一定的温度、压力和时间下在水相或溶液中进行反应,制备出稀土发光材料。
二、稀土发光材料的应用研究1. 稀土发光材料在白光 LED 中的应用随着照明行业的经济、技术和环保要求的不断提高,白光 LED 从传统照明的替代品逐渐发展成为未来照明的主要方式。
稀土发光材料在白光 LED 中的应用是一种新兴的领域。
目前,稀土发光剂可以将发光蓝光转换成发绿、黄和红光,从而达到调节 LED 光谱、改变色温、增加亮度等效果。
稀土发光材料的应用还可以减少电力消耗、节能减排、提高 LED 光落度和扩大 LED 工作温度等方面发挥重要作用。
《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》范文
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《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一一、引言白光LED作为一种新兴的光源,其性能和应用前景引起了广泛的关注。
稀土高分子荧光粉在白光LED中起着关键的作用,它通过将稀土元素的光谱特性与高分子材料的优势相结合,有效提高了LED的发光效率和稳定性。
本文旨在研究白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及其发光性能,为LED的进一步发展提供理论支持。
二、设计思路1. 确定稀土元素的选择:根据白光LED的发光需求,选择合适的稀土元素,如铕、铽等。
2. 设计荧光粉结构:结合高分子材料的特点,设计出具有高透明度、高稳定性、良好成膜性的荧光粉结构。
3. 确定荧光粉的发光颜色:根据LED的发光需求,调整荧光粉的成分比例,以达到理想的白光效果。
三、合成方法1. 原料准备:根据设计要求,准备所需的稀土元素、高分子材料和其他添加剂。
2. 溶液制备:将原料溶解在适当的溶剂中,形成均匀的溶液。
3. 荧光粉制备:通过化学或物理方法,将溶液转化为荧光粉。
具体方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法等。
4. 荧光粉后处理:对制备的荧光粉进行热处理、表面修饰等后处理,以提高其性能。
四、发光性能研究1. 发光效率:通过测量荧光粉的光谱数据,分析其发光效率。
研究不同成分比例、不同合成方法对发光效率的影响。
2. 色彩稳定性:在长时间光照和不同温度条件下,观察荧光粉的色彩变化,评估其色彩稳定性。
3. 寿命测试:通过加速老化实验,评估荧光粉的寿命。
研究不同因素(如温度、湿度、光照强度等)对荧光粉寿命的影响。
4. 环境友好性:分析荧光粉在制备和使用过程中对环境的影响,评估其环境友好性。
五、实验结果与讨论1. 实验结果:通过实验,得到了一系列不同成分比例的稀土高分子荧光粉。
测量了其光谱数据、色彩稳定性和寿命等性能指标。
2. 结果分析:分析不同成分比例、不同合成方法对荧光粉性能的影响。
比较各种方法制备的荧光粉的优缺点,为后续研究提供参考。
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《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一一、引言随着LED技术的不断发展,白光LED已成为现代照明领域的重要光源。
稀土高分子荧光粉作为白光LED的关键材料,其性能直接决定了LED的发光效果和效率。
因此,设计、合成具有优异发光性能的稀土高分子荧光粉成为了当前研究的热点。
本文旨在研究白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能,为LED照明技术的发展提供新的思路和方向。
二、设计思路1. 确定荧光粉的组成元素:根据白光LED的发光需求,选择合适的稀土元素(如Eu、Ce等)作为激活剂,并确定其他辅助元素(如铝、硅等)的种类和比例。
2. 设计荧光粉的分子结构:根据分子设计原理,设计具有优异发光性能的稀土高分子荧光粉的分子结构。
通过调整分子的共轭程度、电子云密度等参数,优化荧光粉的光学性能。
3. 确定合成方法:根据所设计的分子结构,选择合适的合成方法(如溶胶-凝胶法、沉淀法等)进行荧光粉的合成。
三、合成方法1. 准备原料:按照设计思路,准备好所需的稀土元素、辅助元素和其他原料。
2. 合成过程:根据所选的合成方法,将原料进行混合、溶解、反应等步骤,得到稀土高分子荧光粉的前驱体。
3. 后期处理:对前驱体进行热处理、洗涤等操作,得到纯净的稀土高分子荧光粉。
四、发光性能研究1. 发光光谱分析:通过光谱仪对合成的稀土高分子荧光粉进行发光光谱分析,了解其发光波长、半峰宽等光学参数。
2. 发光效率测试:在白光LED中应用合成的稀土高分子荧光粉,测试其发光效率、色温等性能指标。
3. 稳定性测试:对稀土高分子荧光粉进行长期稳定性测试,观察其发光性能的变化情况。
五、实验结果与讨论1. 实验结果:通过上述研究方法,成功合成了具有优异发光性能的稀土高分子荧光粉,并对其进行了发光光谱分析、发光效率测试和稳定性测试。
实验结果表明,合成的稀土高分子荧光粉具有较高的发光效率、较低的色温和良好的稳定性。
2. 讨论:在实验过程中,我们发现分子结构的共轭程度和电子云密度对荧光粉的发光性能具有重要影响。
稀土荧光粉
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立志当早,存高远稀土荧光粉在外界能量激发下能发荧光的含稀土元素的无机粉末材料。
主要供制造彩色显像管和荧光灯用,通常将高纯单一稀土化合物和其他荧光级化工原料(包括助熔剂)混合后,经高温灼烧、破碎、球磨、水洗、表面处理、筛分等过程制成。
按稀土荧光粉的激发方式主要分为阴极射线稀土荧光粉、光致发光稀土荧光粉和X 射线增感屏稀土荧光粉三类。
阴极射线稀土荧光粉主要用作彩色显像管中的红色荧光粉。
1964 年美国莱文(A.K.Levine)和帕利拉(F.C.Palilla)首次用YVO4:Eu 代替了谱带宽、亮度和色饱和度低的(Zn0.2Cd0.8)S:Ag 红色荧光粉,使彩色电视显像管的质量明显提高。
随后又出现了性能更好的Y2O3:Eu 和Y2O3S:Eu 彩色电视稀土荧光粉,其中以后者用量最大。
此外,还有稀土投影电视荧光粉和飞点扫描荧光粉。
前者的黑白粉用(Y,Gd)2O2S:Tb,彩色粉的红粉用Y2O3:Eu,绿粉可用铽激活的荧光粉;后者的黄粉为Y3Al5O12:Ce,蓝粉为Y2SiO5:Ce 等。
光致发光稀土荧光粉主要有稀土三基色灯用荧光粉和稀土高压汞灯荧光粉两种。
稀土三基色灯用荧光粉用253.7nm 紫外线激发,典型的红粉是Y2O3:Eu,绿粉是Ce0.67Tb0.33MgAl11O19,蓝粉是Ba0.86Eu0.14Mg2Al16O27。
1974 年荷兰弗斯特根(J.M.P.J.Verstegen)等人用这三种荧光粉制成了光效达80lm/w、显色指数为85 的40W 荧光灯,从而解决了长期以来用卤磷酸盐荧光粉制成荧光灯后存在的光效与显色指数之间的矛盾。
后来又出现了各种紧凑型荧光灯如H 灯、双D 灯等。
这类荧光灯的灯管用粉量少(一支9W 的H 灯约需1g),节能显著(一支9W 的H 灯相当于一支60W 的白炽灯),寿命长(为白炽灯寿命的5~6 倍),色温可调范围广(2700~6500K)。
因此,稀土三基色荧光粉得到了迅速发展。
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《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一一、引言白光LED作为一种新兴的光源,广泛应用于照明、显示等领域。
稀土高分子荧光粉因其优异的发光性能和良好的稳定性,在白光LED中扮演着重要角色。
本文旨在研究白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能,以期为实际应用提供理论支持。
二、文献综述近年来,稀土高分子荧光粉在白光LED领域得到了广泛关注。
国内外学者在荧光粉的成分设计、合成方法及发光性能等方面取得了显著成果。
然而,仍存在一些亟待解决的问题,如荧光粉的稳定性、色温及显色指数等。
因此,对稀土高分子荧光粉进行深入研究具有重要的理论和实践意义。
三、设计思路(一)材料选择本研究选择稀土元素及其氧化物作为荧光粉的主要成分,采用高分子化合物作为基质,以获得良好的物理化学稳定性。
同时,针对白光LED的需求,选择合适的荧光粉类型,如蓝色基质掺杂稀土离子以实现白光发射。
(二)结构设计根据白光LED的发光原理及需求,设计合理的荧光粉结构。
通过调整稀土元素的掺杂浓度、种类及高分子基质的类型,优化荧光粉的发光性能。
同时,考虑荧光粉的粒径、形貌等因素,以提高其在LED芯片上的涂覆性能和光提取效率。
四、合成方法(一)实验材料与设备实验材料主要包括稀土元素及其氧化物、高分子化合物等。
实验设备包括高温炉、搅拌器、离心机、干燥设备等。
(二)合成步骤1. 按照设计思路,将稀土元素及其氧化物与高分子化合物混合,在高温炉中进行共熔反应,得到稀土掺杂的高分子荧光粉前驱体。
2. 将前驱体进行离心、洗涤等操作,去除杂质,得到纯净的荧光粉前驱体。
3. 将前驱体进行干燥、研磨等操作,得到最终的高分子荧光粉。
五、发光性能研究(一)测试方法采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段对荧光粉的晶体结构、形貌等进行表征。
采用光谱仪等设备测试荧光粉的发光性能,包括激发光谱、发射光谱、色坐标、色温、显色指数等。
(二)结果分析通过测试结果分析,发现所合成的稀土高分子荧光粉具有优异的发光性能和良好的稳定性。
稀土发光材料的制备及应用
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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。
稀土荧光材料的制备及其在LED照明中的应用
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稀土荧光材料的制备及其在LED照明中的应用随着照明技术的不断发展和进步,LED照明已经成为一种主流的照明方式。
在LED照明中,稀土荧光材料的应用是非常重要的,它可以将蓝色光转化成绿色、红色或黄色光,从而实现白色光。
本文将介绍稀土荧光材料的制备和其在LED照明中的应用。
一、稀土荧光材料的制备稀土元素具有特殊的电子结构,它们的电子能级非常复杂,在光激发下会发生辐射跃迁,从而产生荧光现象。
因此,稀土元素和它们的化合物被广泛应用于荧光材料中。
稀土荧光材料的制备方法主要有三种:溶胶-凝胶法、共沉淀法和水热法。
溶胶-凝胶法是将稀土离子通过配合物或水解后溶解在水中,加入控制剂、表面活性剂等,形成胶体,通过加热、煅烧等过程制备出稀土荧光材料。
共沉淀法是将稀土离子和其他金属离子一起溶解在水溶液中,加入适当的碱性剂,促使稀土离子和其他金属离子共同沉淀出来,通过煅烧、退火等过程制备稀土荧光材料。
水热法是将稀土离子和其他金属离子一起溶解在水中,在高温高压下反应,形成稀土荧光材料。
以上三种制备方法都有各自的优缺点,可以根据具体需求选择适合的方法。
二、稀土荧光材料在LED照明中的应用稀土荧光材料在LED照明中的应用非常广泛,主要用于制备白光LED。
目前,以氧化铟为基础材料的蓝光LED已经非常成熟,而稀土荧光材料的应用可以将蓝光转化成绿色、红色或黄色光,从而实现白光。
稀土荧光材料在LED照明中的应用可分为两个方面:一是将稀土荧光材料覆盖在蓝光LED芯片上,形成混合光源的白光LED;二是将稀土荧光材料掺杂到LED芯片中,形成彩色LED。
对于第一种应用,由于稀土荧光材料的转化效率较低,因此需要在稀土荧光粉的前面加入黄色荧光粉,以提高发光效率并丰富色彩。
目前,市场上常见的白光LED主要有以下几种:1.蓝光LED+黄色荧光粉:这是最早采用的白光LED制备方法,由于黄色荧光粉的发光效率较高,因此得到了广泛应用。
2.蓝光LED+红色荧光粉+绿色荧光粉:这种白光LED可以实现宽色域和高显色指数的要求,但是不能满足高亮度和高光效的需求。
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稀土荧光粉的制备与用途摘要:稀土荧光粉作为荧光粉领域的主要类型之一,其工业制备技术成熟,性能优良,应用广泛。
稀土荧光粉主要用于现代照明光源、交通信号灯、汽车状态指示、液晶显示(LCD)的背光源和大屏幕显示等方面。
本文介绍了目前国内外制备稀土荧光粉的各种方法,主要有高温固相反应法、软化学法、物理微波合成法等。
对这些方法的优缺点进行了比较。
最后对荧光粉的发展前景及今后的研究趋势进行了展望。
关键词:种类用途制备方法展望何谓荧光粉?经x射线、紫外线或电子射线等的照射,物质受到激发(吸收外部能量)时就会发光,这种发光的物质称为荧光粉,它是一种使能量转换成光的材料。
荧光粉是由基体,激活剂和溶剂构成的。
作为优质的荧光粉应具有发光亮度高、发光效率高、色纯度好、化学稳定性好、寿命长的特点。
目前荧光粉的品种繁多,用途也较广泛,稀土荧光粉是荧光粉领域中的主要类型之一。
其工业用途成熟,用量较多,性能优良。
17个稀土元素的相继发现经历了漫长的时期。
从发现1787年铈土到1947年发现钷,经历了144年。
到1964年Y2O3:Eu首先被用于制造荧光粉。
CRT (阴极射线)荧光粉是稀土在发光材料中最早的应用,彩电的普及和PC的蓬勃发展使这一经典的新材料高速增长。
彩电和彩显用荧光粉的工艺基本形成于70年代,美国RCA是这一技术的鼻祖。
1974年Philips公司首先合成了稀土绿粉(Ce, Tb)MgAl11O19、蓝粉(Ba, Mg, Eu)3Al16O27和红粉Y2O3:Eu,并将它们按一定比例混合,制成了三基色荧光粉。
由于稀土三基色荧光粉优异的发光特性和节能的特点使它的应用越来越广。
后来稀土发光材料得到了迅猛的发展,大多数稀土元素或多或少地被用于荧光材料的合成,稀土发光材料已成为显示、照明、光电器件等领域中的支撑材料,并不断地有新的稀土荧光粉出现[1][2]。
稀土荧光粉按用途分为:(1)CRT荧光粉。
CRT (阴极射线)荧光粉是稀土在发光材料中最早的应用,彩电的普及和PC的蓬勃发展使这一经典的新材料高速增长,目前仍有7%的年增长率,但也面临着平板显示的挑战。
彩电和彩显用荧光粉的工艺基本形成于70年代,美国RCA是这一技术的鼻祖,但日本的Nichia,Kassei等公司为这一领域持续注入了新的技术内容,使荧光屏的亮度、对比度、清晰度、F1光可读性、寿命等指标有了极大的提高。
日本公司几乎垄断CRT荧光粉的技术,他们是行业技术标准和使用方法的制定者。
(2)灯用荧光粉。
1974年Philips公司首先合成了稀土绿粉(Ce, Tb)MgAl11O19、蓝粉(Ba, Mg, Eu)3Al16O27和红粉Y2O3:Eu,并将它们按一定比例混合,制成了三基色荧光粉。
由于稀土三基色荧光粉优异的发光特性和节能的特点使它的应用越来越广。
(3)等离子平板显示(PDP)用荧光粉。
在众多的平板显示技术中,PDP是中大屏幕(30-50寸)的首选,也是唯一达到商品化的平板显示技术。
随着产品合格率的提高,售价已在3~5万元(40-42英寸),年销售增长达50%。
目前世界上制造PDP的厂家不多,主要是日本Fujitsu、Mitsubishi、Panasonic、Pioneer、NEC、Hitachi,美国Photonic Image、Plasmaco、Rogers,韩国Samsung,法国Thomson,荷兰Philips。
PDP 制造技术基本为日本垄断,荧光粉的配浆技术则由DuPont垄断。
长余辉荧光粉。
近年来,长余辉荧光粉发展很快,除了新的荧光粉不断出现外,由于荧光粉理论和制造技术的发展,许多传统的荧光粉又被赋予了新的应用特性。
同时,应用市场的不断扩大,也促使这一领域的研究十分活跃。
(4)光转换材料。
光转换材料是吸收太阳光中于植物生长不利的紫外光,再转换为有利植物生产的可见光,主要是400~480nm的蓝光和600~680nm的红光,从而促进作物的光合作用,达到作为增产早熟的目的。
常见的有稀土有机配合物光转换剂和稀土无机发光材料光转换剂,如TTA—TOPO:Eu ,364nm紫外线激发下发红光,稀土(Eu、Tb)螯合物光转换剂;CaS:Eu、C1、CaS:Cu、Eu。
(5)电致发光(EL)荧光粉。
电致发光是将电能直接转化为光能,它的特点是工作电压低、能量转换效率高、体积小、重量轻、工作范围宽、响应速度快,可做成全固体化的器件。
稀土掺杂的ZnS,CaS和SrS薄膜电致发光器件在平面显示中崭露头角。
(6)场致发射显示(FED)用荧光粉。
FED是有可能与PDP和LCD相竞争的平板显示,它的画面质量和分辨率优于CRT,响应速度快(≤20us),而功耗仅是LCD的1/3,平板显示的厚度和重量也仅为LCD的1/2,其应用前景引人关注[1]。
要想获得优异性能的荧光粉,对制备工艺的研究是关键。
下面介绍目前国内外制备稀土荧光粉的各种方法。
1.高温固相反应法高温固相反应法是发光材料的一种传统的合成方法。
固相反应法制备发光材料,主要经过配料和煅烧两个过程。
煅烧过程的主要作用是使原料各组分间发生化学反应,形成具有一定晶格结构的基质,并使激活剂进入基质,处于基质晶格的间隙或置换晶格原子。
显然,煅烧是形成发光中心的关键步骤。
煅烧条件(温度、气氛、时问等)直接影响着发光性能的优劣。
丁云峰等[3]以稀土氯化物、苯甲酸、六亚甲基四胺为原料,采用固相反应法合成苯甲酸铕与苯甲酸铽配合物。
2 软化学法2.1 溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是一种新兴的湿化学合成方法,利用这种方法制备稀土发光材料在近十几年内取得了巨大进展。
黄飞等[4]采用溶胶一凝胶法合成了Y3A15O12:Tb绿色荧光粉。
2.2 高分子网络凝胶法随着科技的进步,发光材料由单一组分的化合物转向多组分的复合材料,组分越来越复杂,于是产生了一种新的合成方法——高分子网络凝胶法。
贺香红[5]用高分子网络凝胶法制得Sr2CeO4纳米荧光粉。
2.3 沉淀法共沉淀反应是将两种以上金属离子从同一溶液中同时共沉淀下来,将沉淀分离后,在适当温度下焙烧生成产物。
共沉淀法分为正向加料和反向加料两种方式,正向加料是将沉淀剂加入到盐溶液中,反向加料是将盐溶液加入到沉淀剂中。
在同时存在两种以上阳离子时,反向加料能够获得均匀程度更好的沉淀物。
赖华生等[6]将一定化学计量比的Y2O3(纯度≥99.99%),Tm2O3(纯度≥99.99%),V2O5(分析纯)溶于盐酸,配成溶液,加热至70~80℃恒温。
在搅拌条件下缓慢滴入由分析纯NH3-H2O,H2O2和(NH4)2HPO4配制成的沉淀剂,得到乳黄色沉淀。
沉淀物用热去离子水洗涤数次,过滤分离后在130℃烘干12 h,再经900~1 200℃焙烧2 h,最终获得体色纯白的Y(P,V)O4:Tm3+荧光粉。
2.4 水热法水热法也是近几年无机发光材料的新的合成方法。
康振晋[7] 利用水热法分别以Li2CO3,Y2O3,NH4HF2,Tb2O3和Eu2O3为原料合成了LiYF4,LiYF4:Tb3+和YF3,NH4Y3F10,NH4Y3Fl0:Eu3+荧光粉。
3.物理微波合成法微波合成法是近几年发展起来的交叉学科的一种新合成方法。
目前将微波合成技术运用到稀土发光材料已经成为当今的科研热点之一。
宋羽等[8]运用微波合成法制得了(Y,Gd)BO3:Eu3+红色纳米荧光粉。
4.喷雾热解法喷雾热解法制备过程如下:先以水、乙醇或其他溶剂将反应原料配成溶液,再通过喷雾装置将反应液雾化并导入反应器中,在那里将前驱体溶液的雾滴干燥,反应物发生热分解或燃烧等化学反应,从而得到与初始反应物完全不同的具有全新化学组成的超细微粒产物。
喷雾热解过程一般分为两个阶段:第一个阶段是溶剂从液滴表面蒸发,类似于直接加热蒸发。
随着溶剂的蒸发,溶质出现过饱和状态,从而在液滴内部析出细微的固相,再逐渐扩展到液滴的四周,最后覆盖液滴的整个表面,形成一层固相壳层;液滴干燥的第二个阶段比较复杂,包括形成气孔、断裂、膨胀、皱缩和晶粒“发毛”生长。
戚发鑫[9]采用喷雾热解法制备了非团聚、球形YAG:Ce3+荧光粉。
展望许多学者采用多种物理化学方法制备出了具有不同尺寸、不同结构和不同组成的荧光粉,并系统地研究了他们的发光性能。
但是对于荧光粉的发光性质发生变化的机理特别是纳米级的荧光粉还不是很清楚,没有一个确定的结论,需进一步地深入研究。
另外,如何在低温下合成颗粒小、结晶好、分散均匀并且发光性能好的荧光粉仍是材料研究者未来的努力方向。
我国稀土资源丰富,各种稀土元素俱全,对于推动我国稀土荧光材料产业的发展是一大优势,国外任何一个稀土工业发达国家是不可比拟的,我们更需要加速对它的研究。
以我们不断提高的实力,相信稀土材料和稀土荧光粉的研究可以不断超越。
参考文献[1] 刘跃稀土荧光粉生产及应用进展[J]产业聚焦2009(6)[2]赵文卿,关荣锋,王杏稀土荧光粉的制备技术研究与展望无机盐工业2008,40(10)[3]丁云峰,余锡宾,熊娟室温固相法合成苯甲酸铕与苯甲酸铽荧光粉[J]稀土2003,24(4):18—21.[4] 黄飞,董丽敏,吴泽,等.Sol—Sel法制备Y3AIO Tb及烧结行为的研究[J]哈尔滨理工大学学报,2004,9(6):50—53.[5] 贺香红.高分子网络凝胶法合成纳米sr2ceo4荧光体及其发光性能研究[J]稀有金属,2006,30(5):645—648.[6] 赖华生,陈宝玖,许武,等.共沉淀法制备Y(P,V) rrm 荧光粉及其光致发光[J]发光学报,2005,26(2):205—210.[7] 康振晋,氟化物的水热合成及其VUV发光性能[J]延边大学学报(自然科学版),2002,28(3):180—184.[8] 宋羽,王永钱,袁曦明.微波在纳米稀土发光材料制备中的应用[J] 化工新型材料,2006,34(3):12—13.[9] 戚发鑫.喷雾热解法制备稀土钇铝石榴石荧光粉[D].南京:南京工业大学,2006。