稀土发光材料的研究和应用.
稀土材料发光
稀土材料发光稀土材料是一类特殊的材料，由于其特殊的电子结构和能级分布，使得它们在激发能量的作用下能够发出特殊的光谱。
这种发光现象被广泛应用于荧光材料、荧光显示器、LED照明、激光器等领域。
本文将介绍稀土材料发光的原理、应用和未来发展趋势。
稀土材料发光的原理主要是由于稀土元素的内层电子结构和外层价电子结构的特殊性质。
稀土元素的内层电子结构具有复杂的能级分布，而外层价电子结构又具有较宽的能带。
当外界能量作用于稀土材料时，稀土元素的内层电子能级发生跃迁，产生特定的光谱。
不同的稀土元素由于其内层电子结构的不同而发出不同波长的光谱，因此可以实现多彩的发光效果。
稀土材料发光在各个领域都有广泛的应用。
在荧光材料中，稀土材料可以被用于制备各种类型的荧光粉，用于荧光标记、生物成像、荧光探针等方面。
在荧光显示器和LED照明中，稀土材料可以被用于制备发光二极管，实现高效节能的照明效果。
在激光器中，稀土材料可以被用于制备激光介质，实现高功率、高效率的激光输出。
未来，随着科学技术的不断发展，稀土材料发光技术也将得到更广泛的应用和深入的研究。
一方面，人们将继续探索新的稀土材料，寻找更适合特定应用场景的发光材料。
另一方面，人们将不断改进稀土材料的制备工艺和性能，提高其发光效率和稳定性。
同时，人们还将探索新的应用领域，将稀土材料发光技术应用于更多的领域，如生物医学、信息显示、激光通信等。
总的来说，稀土材料发光技术具有广阔的应用前景和发展空间。
通过不断的研究和创新，稀土材料发光技术将为人类社会带来更多的科技成果和生活便利。
希望本文能够为读者对稀土材料发光技术有更深入的了解，也希望稀土材料发光技术能够为人类社会的发展做出更大的贡献。
稀土材料的发光特性研究及其在显示技术中的应用
稀土材料的发光特性研究及其在显示技术中的应用摘要显示技术的发展对于人们生活和工作的影响越来越大。
稀土材料作为一种重要的发光材料，具有独特的发光特性，因此受到了广泛的关注和研究。
本文主要介绍了稀土材料的发光特性研究的相关内容，包括稀土材料的基本概念、光致发光机制以及在显示技术中的应用。
1. 引言随着信息技术的发展，显示技术逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。
而显示技术的发展离不开发光材料的研究和应用。
稀土材料作为一类特殊的发光材料，具有很多优异的特性，在显示技术中有着广泛的应用前景。
因此，深入研究稀土材料的发光特性对于进一步推动显示技术的发展意义重大。
2. 稀土材料的基本概念稀土元素是指周期表中的镧系元素，包括15个元素，分别是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥。
这些元素具有相似的电子结构和化学性质，因此被统称为稀土元素。
稀土材料是指以稀土元素为主体的合金、氧化物、硅酸盐等材料。
稀土材料具有较为特殊的物理和化学特性，包括磁性、荧光、发光等。
其中，发光特性是稀土材料的重要特点之一。
3. 稀土材料的发光机制稀土材料的发光机制是通过外加能量的激发使得稀土离子发生跃迁，从而产生发光现象。
稀土材料的发光机制主要有激发跃迁、非辐射跃迁以及共振能量转移等。
3.1 激发跃迁激发跃迁是指稀土材料中的稀土离子在外界能量激发下从基态跃迁到激发态。
激发跃迁的能量可以是光能、电能或热能。
当稀土离子从激发态返回到基态时，会发出特定波长的光。
3.2 非辐射跃迁非辐射跃迁是指稀土材料中的稀土离子在激发态之间进行能量转移，而不发生光的辐射。
这个过程中通常会损失能量，导致发光强度的降低。
3.3 共振能量转移共振能量转移是指稀土材料中，两种不同的稀土离子之间发生能量转移的过程。
其中一个稀土离子吸收能量并发光，另一个稀土离子则通过共振能量转移得到能量。
4. 稀土材料在显示技术中的应用稀土材料具有广泛的在显示技术中的应用，主要体现在以下几个方面：4.1 发光二极管(LED) 发光二极管(LED)是一种将电能转化为光能的器件。
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一、引言稀土元素是指地壳中含量较少的一类金属元素，包括镧系、钪系、钫系和铕系元素。
这些元素在自然界中分布稀少，但却在发光材料、催化剂、磁性材料等领域表现出卓越的性能，其中在发光材料中的应用尤为突出。
本文将就稀土元素在发光材料中的应用进行深入探讨。
二、稀土元素的特性稀土元素具有较宽的4f电子能级、较强的光吸收和发射能力，以及丰富的能级结构。
这些特性赋予稀土元素在发光材料中优异的发光性能。
此外，稀土元素的化学性质活泼，易于形成多种化合物，使其在发光材料中具有广泛的应用前景。
三、稀土元素在LED领域的应用随着LED技术的飞速发展，稀土元素在LED领域的应用也变得愈发重要。
例如，铯铷镧钼绿色荧光体可用于制备高亮度的绿光LED，镧钒氧化物则可用于制备红光LED，而氧化铈则可增强LED的稳定性和光电转换效率。
稀土元素的加入不仅拓宽了LED的发光波长范围，还提高了LED的发光效率和稳定性。
四、稀土元素在荧光粉领域的应用稀土元素的发射光谱范围广泛，且可调谐，使其在荧光粉领域具有巨大的应用潜力。
例如，铕离子可发出红光，铽离子可发出蓝光，镨离子可发出绿光，它们的荧光性能优异，可用于制备高亮度的荧光体和荧光标记剂。
此外，稀土元素的发光机制独特，可用于设计和制备具有特定发光特性的荧光粉材料。
五、稀土元素在激光材料领域的应用稀土元素在激光材料领域的应用也备受关注。
例如，钇铝石榴石晶体中掺杂少量铒离子可产生红外激光，铽离子可产生绿光激光，钇钨酸盐晶体中掺杂三价镱离子可产生蓝光激光。
这些激光材料具有较高的光学性能和热学性能，可用于制备稳定、高效的激光器件。
六、稀土元素在发光材料中的未来发展随着科学技术的不断进步，稀土元素在发光材料中的应用前景将更加广阔。
未来，可以通过控制稀土元素的配位环境、晶体结构和掺杂浓度来优化发光材料的性能。
同时，可以开发新型的稀土元素化合物，如钡钙钛矿结构的发光材料、尖晶石结构的发光材料等，以提高发光材料的发光效率和发光稳定性。
稀土材料高效光致发光技术研究
稀土材料高效光致发光技术研究稀土材料是指含有稀土元素的材料，是一种重要的功能材料。
其中，稀土离子的发光性质尤为引人注目，一些稀土离子可以较高效率地将电能转化为光能，这种光致发光技术已经广泛应用于发光材料、激光材料、光传感器等领域。
稀土材料的光致发光技术对于新型材料的研究和发展，以及提高各种器件的性能，具有重要的意义。
1. 稀土材料发光原理稀土元素电子最外层的电子结构是f电子不完全填充的稀土离子，在材料中具有良好的光致发光性能。
稀土离子有着由于f电子的电子配置所带来的强烈的电偶极矩和磁偶极矩，这些所谓的“内在性质”使稀土离子在与光子或其他离子相互作用的过程中表现出独特的发光性质。
这种发光过程主要分为两种类型：吸收光激发发光和室温发光。
2. 发光效率的提高稀土材料的光致发光效率受到多种因素的影响，其中最主要是其结构和氧化还原态之间的转换。
一些稀土离子在固态中的发光效率较低，其主要原因是其氧化还原态之间的转换较困难，造成了离子之间的复合，同时也限制了其表面活性，从而影响其发光效率。
因此，研究氧化还原态之间的转换规律对于提高稀土材料的发光效率至关重要。
3. 稀土材料在LED领域的应用LED是一种高效、高亮度的半导体发光体，其广泛应用于照明、显示、通讯等领域。
然而，一些常规的半导体材料不具备足够的亮度和长寿命，因此需要借助功能材料来增强其发光性能。
利用稀土材料作为发光材料，不仅可以增强LED的发光性能，还可以降低其成本和环境污染。
4. 新型稀土材料的研究近年来，随着人们对新型功能材料的需求不断增加，新型稀土材料的研究也逐渐成为了研究热点。
例如，探索稀土材料的储氢性能、电导性能、磁特性等等，都将为材料科学的发展做出重要贡献。
同时，针对稀土材料自身缺陷和应用需求，制备出新型稀土材料，将有利于其广泛应用于更多领域。
总之，稀土材料的高效光致发光技术对于实现新型材料的研究和发展，提高各种器件的性能，以及推动人类社会的进步和发展，具有极为重要的意义。
稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究
稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究1.引言发光材料是一类在外界激发下能够发出可见光的材料，其在照明、显示、激光、生物医学等领域具有广泛的应用。
稀土元素作为一类特殊的元素，在发光材料中扮演着重要的角色。
本文将探讨稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究。
2.稀土元素在发光材料中的应用稀土元素具有较高的原子序数和复杂的能级结构，使其在发光材料中具有独特的发光性能。
稀土元素常被用于制备荧光粉、磷光体、荧光玻璃等发光材料。
以镝、钬、铒、钆等为代表的稀土元素在不同的发光材料中展现出不同的发光行为，例如镝离子表现出红色荧光、钬离子表现出蓝色荧光等。
通过调控稀土元素的掺杂浓度、晶体结构等因素，可以实现针对性地调节发光颜色和发光强度，满足不同应用领域的需求。
3.稀土元素发光性能研究稀土元素发光性能的研究是深入了解其在发光材料中的作用机制和性能表现的关键。
研究表明，稀土元素的发光性能受多种因素影响，包括晶体结构、掺杂浓度、激发光源等。
例如，通过增加稀土元素的掺杂浓度，可以提高发光材料的发光效率和色纯度；通过选择合适的晶体结构，可以改善发光材料的光学性能；通过设计合适的激发光源，可以实现更高强度的发光效果。
此外，稀土元素的能级结构和跃迁规律也对发光性能起着决定性的作用，深入研究这些规律对于提升发光材料性能具有重要意义。
4.稀土元素的应用案例稀土元素在发光材料中的应用案例丰富多样，涉及照明、显示、激光等多个领域。
以镝为例，其在LED照明中的应用已经成为主流。
镝离子作为红色荧光发射剂，可以实现LED的白光变色效果，提高照明品质；钆和铒等稀土元素在激光器件中的应用也取得了显著的效果，为激光技术的发展提供了关键支持。
随着稀土元素在发光材料中的研究不断深入，其应用领域将进一步拓展，为科技发展和产业升级注入新动力。
5.结论稀土元素在发光材料中的应用及其发光性能研究具有重要意义，对于推动发光材料技术的发展具有深远影响。
稀土发光材料的研究现状与应用
稀土发光材料的研究现状与应用稀土元素泛指周期表中镧系元素和铀系元素。
由于其特殊的电子结构和能级分布，稀土元素具有丰富的电子激发态和能级跃迁，这就为稀土发光材料提供了丰富的能量转换机制。
稀土离子的特殊能级结构使其在吸收光子能量后能够产生特定波长的发光。
根据不同的发射能级，稀土发光材料可以发出可见光、近红外光、红外光等不同波长的光。
此外，稀土发光材料还具有高发光效率、良好的光稳定性和长寿命等特点，对于实现高效照明、高亮度显示和高效能量转换等应用具有重要意义。
稀土发光材料的研究主要集中在以下几个方面。
首先，研究人员致力于寻找更高效的稀土发光材料。
例如，通过掺杂其他元素或设计新的晶体结构，可以调节稀土发光体系的能级结构，提高发光效率和发光强度。
其次，研究人员还在尝试制备具有宽带谱发光特性的稀土发光材料，以满足不同应用领域对光谱范围的需求。
例如，近红外光发射材料在生物医学成像、激光雷达等领域有着广阔的应用前景。
此外，稀土离子的发光性能还受到晶体结构、掺杂浓度、官能团的影响，对于这些因素的研究也是当前的热点。
稀土发光材料在实际应用中有着广泛的应用。
首先，稀土发光材料可以应用于照明领域。
以氧化物为基底的稀土发光粉体能够转换蓝光到黄、橙和红光，从而实现白光发射，被广泛应用于LED照明中。
其次，稀土发光材料可以在显示技术中发挥重要作用。
使用稀土发光材料作为背光源，可以实现彩色液晶显示器中的亮度和颜色的调节。
此外，稀土发光材料还可以应用于激光器、太阳能电池、荧光生物探针等领域。
值得注意的是，在稀土发光材料的研究和应用中，有一些挑战需要克服。
首先，稀土元素的资源稀缺，价格较高，因此如何提高稀土利用率，降低生产成本是一个重大问题。
其次，稀土发光材料在发光效率和发光强度等方面仍然有一定的改进空间，需要进一步深入研究和优化设计。
此外，稀土发光材料在光稳定性和长寿命方面也需要进一步提升，以满足实际应用的需求。
综上所述，稀土发光材料在光电子器件、照明、显示、激光器和生物医学等领域具有广泛的应用前景。
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原子序数为57至71的元素，它们在周期表的镧系元素中。
这些元素在自然界中非常稀少，因此被称为稀土元素。
稀土元素具有独特的性质和各种应用，其中在发光材料中的应用尤为广泛。
一、稀土元素的特性及其在发光材料中的重要性稀土元素的电子结构相对复杂，使其在吸收、发射光子等过程中表现出特殊的物理和化学性质。
这些性质使稀土元素在发光材料中具有重要的应用潜力。
1. 发光性能的调控稀土元素的能级结构决定了其光谱特性，不同的能级跃迁将产生不同波长的发光。
通过控制稀土元素的化学配合物，可以实现对发光性能的精确调控。
这使得稀土元素成为了发光材料的重要组成部分。
2. 发光量子效率的提高稀土元素对于吸收和发射光子的高效率转换，使其在提高发光量子效率方面具有独特优势。
发光材料中引入稀土元素能够提高发光效果，使光源更加明亮且具有较长的寿命。
3. 宽波长范围的发射光谱稀土元素可以通过调控能级结构实现发光波长的精确控制，这在发光材料中具有重要意义。
通过组合不同稀土元素，可以实现宽波长范围的发射光谱，从紫色至红外波段均可覆盖。
这使得发光材料可适用于不同的应用场景。
二、常见的稀土元素发光材料及其应用领域1. 镧系荧光粉镧系元素的荧光性能优越，常被用于制备荧光粉。
通过掺杂不同的稀土元素，可以得到不同颜色的荧光粉。
这些荧光粉广泛应用于LED照明、显示器、荧光屏等领域，能够提供清晰明亮的发光效果。
2. 稀土元素掺杂的半导体材料稀土元素掺杂的半导体材料被广泛应用于激光器、光纤通信等领域。
例如，钇铝石榴石中掺杂镝离子可产生红光，被用作红光激光器的激活剂。
这些稀土元素激发的发光材料在信息传输和高精度测量中具有重要作用。
3. 稀土元素掺杂的荧光薄膜稀土元素掺杂的荧光薄膜被广泛应用于平板显示、荧光标识等领域。
荧光薄膜的发光性能决定了显示效果的清晰度和色彩鲜艳度。
赤兔石中掺杂钆离子的荧光薄膜，能够产生红、绿、蓝三原色的发光，被用于显示器的背光源。
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稀土发光材料的研究和应用摘要：介绍了稀土发光材料的发光特性与发光机理。
综述了我国在稀土发光材料的化学合成方法。
总结了稀土发光材料的应用。
最后对我国存在问题和发展前景进行了叙述。
关键字：稀土发光材料；发光特性；发光机理；合成；应用；问题和展望。
Abstract：Introduces the luminescence properties of rare earth luminescent material and luminescence mechanism. Rare-earth luminescence materials in China, the paper summarized the chemical synthesis method. The application of rare earth luminescence materials is summarized. Finally, the existing problems and development prospect of the narrative in our country.Keywords：Rare earth luminescent material; Luminescence properties; Light-emitting mechanism; Synthesis; Application; Problems and its prospect.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个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素称为稀土元素。
稀土化合物包含至少一种稀土元素的化合物。
它是一种重要的战略资源，特别是高新技术工业的重要原料，如军事装备方面一些精确打击武器、一些汽车零部件和高科技产品，都依赖用稀土金属制造的组件。
据了解，中国是唯一能有效提供全部17种稀土金属的国家，且储量远远超过世界其他国家的总和，是名副其实的“稀土大国”。
由于稀土元素的离子具有特别的电子层结构和丰富的能级数量，使它成为了一个巨大的发光材料宝库。
在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着重要作用，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴。
稀土发光材料具有发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级；物理和化学性质稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用等。
目前稀土材料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图像和辐射场的探测等领域，并形成很大的工业生产和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领域扩展，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。
本文将介绍掺稀土离子发光材料的发光机理、节能灯、白光LED用荧光粉、PDP显示用荧光粉，以及对在上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳能效率等方面的应用前景进行总结和展望。
一、稀土发光材料的发光特性稀土是一个巨大的发光材料宝库,稀土元素无论被用作发光(荧光)材料的基质成分,还是被用作激活剂,共激活剂,敏化剂或掺杂剂,所制成的发光材料,一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。
物质发光现象大致分为两类:一类是物质受热,产生热辐射而发光,另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中,以光的形式放出能量。
因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道,当4f电子从高的能级以辐射驰骋的方式跃迁至低能级时就发出不同波长的光。
稀土元素原子具有丰富的电子能级, 为多种能级跃迁创造了条件,从而获得多种发光性能。
稀土发光材料优点是发光谱带窄,色纯度高, 色彩鲜艳；吸收激发能量的能力强,转换效率高；发射光谱范围宽,从紫外到红外;荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6个数量级,磷光最长达十多个小时；材料的物理化学性能稳定,能承受大功率的电子束, 高能射线和强紫外光的作用等。
今天,稀土发光材料已广泛应用于显示显像,新光源, X射线增感屏, 核物理探测等领域,并向其它高技术领域扩展。
二、稀土离子发光材料的发光机理在外界作用下，物质吸收光能或电能，从而跃迁到激发态。
根据量子力学的基本原理，任何激发态都是不稳定的，物质最终总是要回到能量更低的状态（基态）。
在这个过程中，物质具有比基态能量多出的能量的全部或一部分，如果以光的形式放出，我们称该过程为发光过程，该物质为发光物质。
一般的物质在外界激发下并不发光。
一些诸如稀土元素的离子，在加入到本来未必发光的物质（称为基质）中后，物质被激活发光。
我们称这些离子为发光的激活剂。
稀土离子由于具有部分填充（电子数N＝1～13）的4ｆ壳层，该壳层受到外层的满壳层的5ｓ25ｐ6电子的屏蔽，从而比环境的作用弱；但因该壳层的电子轨道波函数局域在很小的范围内，N个电子本身的库仑作用很强。
另外，每个4f电子自身的轨道角动量和自旋角动量均会产生磁矩，磁矩间的相互作用会导致自旋轨道耦合。
因4f电子的角动量为l＝3，自旋角动量为s＝1/2，因此每个电子因轨道角动量的空间取向（2l＋1＝7种）和自旋角动量的取向（2s＋1＝2种）共有14个独立的状态。
N个不可分辨的电子占据14个不同状态时，作为整体，会形成CN14＝14！/［N！（１４－Ｎ）！］个独立的能量状态，这些能量状态一般分布在O（基态）至数十万ｃｍ－１的范围，其能量分布主要由这些电子间的库仑作用和自旋轨道作用决定。
在稀土离子处于孤立状态下，这些能态中一些具有相同的能量（简并），这些简并的能级会因稀土离子所处的基质环境发生最多仅数百个波数的分裂和移动。
因此，在不同的基质中，一个稀土离子的能级结构在1000cm－1量级上，几乎看不到变化。
稀土离子在基质中0～50000cm－1这个能量范围（基态的能量取为能量零点）的能级分布情况.稀土离子如果被激发到了某个激发态，它首先易向能量比该激发态能量低但很接近的能态弛豫，这个过程不发光，被称为非辐射弛豫过程。
通常，经过一些非辐射弛豫过程，稀土离子处于一些相对稳定的激发态（亚稳态），然后从这些亚稳态跃迁到能量更低的能量状态（包括但不限于基态），这个过程发出一个光子，被称为辐射弛豫过程。
一般，一个能态只有和能量比它低的能态间有一个较大的能量差，才能成为亚稳态。
这个能量差要大于基质的最高晶格振动频率umax，是对应能量humax的4倍。
大多数氧化物的umax约为800cm－1，因此，氧化物中稀土离子的某个能级在常温下发光，它下面需有一个不少于3000cm－1的能隙，这一规则和图１让我们易于判断稀土离子的哪些能级能发光，及根据这些能态的能量和跃迁的末态（所有能量更低的能态）的能量差，推测出稀土离子发射的光子能量和发光波长。
以Pr3＋为例，在一些氧化物中满足上述要求，在室温下通常是发光的。
另外，在室温下，比亚稳态的能量高出数百个波数的能态由于热激发也可能发光。
典型的例子如Er3＋的2H11／2比4S3/2发光的亚稳态仅高出750cm－1，室温下，其占据的几率约为4S3／2的8％，通常能观察到从2H11/2的发光。
三、稀土发光材料的合成方法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。
固相反应通常取决于材料的晶体结构及其缺陷结构 ,而不仅是成分的固有反应性。
在固态材料中发生的每一种传质现象和反应过程均与晶格的各种缺陷有关。
通常固相中的各类缺陷愈多,则其相应的传质能力就愈强 ,因而与传质能力有关的固相反应速率也就愈大。
固相反应的充要条件是反应物必须相互接触,即反应是通过颗粒界面进行的。
反应物颗粒越细 ,其比表面积越大,反应物颗粒之间的接触面积也就越大 ,有利于固相反应的进行。
因此 ,将反应物研磨并充分混合均匀 ,可增大反应物之间的接触面积 ,使原子或离子的扩散输运比较容易进行,以增大反应速率。
另外 ,一些外部因素,如温度、压力、添加剂、射线的辐照等 ,也是影响固相反应的重要因素。
固相反应通常包括以下步骤: ( 1)固体界面如原子或离子的跨过界面的扩散; ( 2)原子规模的化学反应; ( 3)新相成核; ( 4)通过固体的输运及新相的长大。
决定固相反应性的两个重要因素是成核和扩散速度。
如果产物和反应物之间存在结构类似性 ,则成核容易进行。
扩散与固相内部的缺陷、界面形貌、原子或离子的大小及其扩散系数有关。
此外 ,某些添加剂的存在可能影响固相反应的速率。
在高温固相反应中往往还需要控制一定的反应气氛 ,有些反应物在不同的反应气氛中会生成不同的产物 ,因此要想获得满意的某种产物 ,就一定要控制好反应气氛。
许多学者利用高温固相反应法已经合成了配比称取反应物 ,进行充分混合之后装入坩埚中 ,然后放入高温炉中 ,在某种气氛中进行一定时间的烧结 ,取出冷却 ,最后进行粉碎和筛分即得样品 ,其工艺流程方框图如图 1所示。
我们曾用该方法成功地合成了 SrAl2 O4∶ Eu, Dy超长余辉发光粉。
将原料 SrCO3 (分析纯 )粉体、 Eu2O3 ( 99.99% )和 Dy2O3 ( 99.99% )粉体按规定量称量 ,并加入一定量的助溶剂充分混合均匀 ,然后加入 Al2O3 (光谱纯 )粉体 ,混合均匀后 ,在弱还原气氛( 1.5% H 2- 98.5% N2 )中 , 1350℃烧制 2～ 4h,经冷却、粉碎、过筛 ,即得黄绿色SrAl2O4∶ Eu, Dy发光粉体。
利用该方法合成稀土发光材料的主要优点是: 微晶的晶体质量优良,表面缺陷少,余辉效率高,利于工业化生产;缺点是在 1400℃～ 1600℃高温电炉中烧结 ,保温时间较长( 2h以上 ) ,对设备要求较高 , 粒子易团聚 ,需球磨减小粒径 ,从而使发光体的晶形受到破坏 ,发光性能下降 ,粒径分布不均匀;难以获得球形颗粒,易存在杂相。
2、物理合成法微波辐射合成法微波是指频率在0.3GHz～ 300GHz之间的电磁波。
与可见光不同 ,微波是连续的和可极化的 ,与激光相类似。
依赖于被作用物质的不同 ,微波可以被传播、吸收或反射。
图 2是典型的微波加热系统方框图。
其中的直流电源提供微波发生器的磁控管所需的直流功率 ,微波发生器产生一个交替变化的电场 ,作用在处于微波加热器内的被加热物体上 ,被加热物体内的极性分子因此随外电场变化而摆动 ,又因为分子本身的热运动和相邻分子之间的相互作用 ,使分子随电场变化而摆动的规则受到了阻碍和干扰 ,从而产生了类似于摩擦的效应 ,使一部分能量转化为分子杂乱运动的能量 ,使分子运动加剧 ,从而使被加热物质的温度迅速升高。