稀土掺杂铝酸锶荧光材料的制备
1引言 ..................................... 2
1.1稀土荧光材料的概述 ............................ 2
1.2稀土离子的发光颜色 ............................ 3
1.3荧光材料发光的主要原理 .......................... 3
1.4稀土荧光材料的制备方法 ......................... 3
1.4.1水热合成法 ............................. 3
1.4.2高温固相反应法 ........................... 3
1.4.3燃烧法 ............................... 3
1.4.4共沉淀法 ............................... 3
2实验部分 ................................... 4
2.1实验仪器、药品 .............................. 4
2.2实验过程 .................................. 4
2.2.1 溶液的配置 ............................ 4
2.2.2 实验步骤 ............................. 4
3结果与讨论 ................................. 5
3.1水热合成制备稀土荧光材料 .......................... 5
3.2燃烧法制备稀土荧光材料 .......................... 6
4实验结论 ................................... 8
参考文献 .................................... 8
致谢 ....................................... 9
稀土掺杂铝酸德荧光材料的制备
陈晓娟 指导老师：陈志胜
摘要 目的：制备稀土掺杂铝酸镌荧光材料 方法：采用水热合成与共沉淀法结
合法和燃烧法。水热合成与共沉淀结合法：硝酸铝和铝酸镌的混合溶液中加入不
同的两种或两种以上的稀土元素硝酸盐溶液，以氨水为沉淀剂调节溶液的 pH值，
将产物沉淀后放入水热反应釜中 140 C反应12 h ,使反应充分并沉淀完全。燃烧
法：硝酸铝和硝酸车思的混合液加入不同的稀土元素的硝酸盐溶液，再加入适量的
助溶剂硼酸和尿素，在 600 C的马弗炉中点燃 3 - 5 min 后，得到粉体。本实验 利用例（La）、铉（Nd）、铮（Sm）、辛乙（Y）作为激活剂和辅助激活剂。结论：不同 稀土元素制备的荧光材料发光的颜色不同，焙烧温度对荧光材料发光有较大影响， 不同方法制备的荧光材料发光有所不同。
关键词 共沉淀法；燃烧法；稀土；荧光材料
1引言
1.1稀土荧光材料的概述
一种能吸收光的能量，并且吸收后可以将光能转化为光辐射的材料，这种 材料称做荧光材料。无机固体荧光材料分为掺杂材料和纯材料两种。基质本身就 可以发光的材料荧光材料叫做纯材料，但是此种纯材料在自然界存量稀少。掺杂 稀土的荧光材料是生活中比较常见的，必需掺杂一些必须的“杂质” ，掺杂的这 些“杂质”会形成发光中心存在基质的晶格中，进而可使材料发光。稀土离子具 有极其丰富的电子能级，尤其存在 4f轨道的电子构型［2］，该轨道可为不同能级 的跃迁提供便利的条件，产生多种特征的发光能力。采用稀土及其化合物作为激
活剂、基质、敏化剂、共激活剂与掺杂剂的荧光材料，一般都叫做稀土发光材料 ［2］。通常人们把发光材料分为一下几类见表 1
表1按激发方式分类发光材料
电致发光 气体放电或固体受电场作用
光致发光 光的照射
X射线发光 X射线的照射
阴极射线发光 高能电子束的轰击
放射线发光核 辐射的照射
化学发光 化学反应
生物发光 生物过程
摩擦发光 机械压力
稀土荧光材料优点有：^
1） 发光谱带较窄，发光颜色较纯。
2） 吸收光能的力相对来说很强，对丁光能的转换效率很高
3） 发射波长分布区域宽
4） 性质稳定，对丁功率较大的高能辐射、电子束和都有极强的承受能力 ［3］。
正是由丁稀土荧光材料具有以上优点， 使得稀土荧光材料在生产、生活中应
用范围越来越广，在许多新兴领域如：信息传播、 X射线增感屏、太阳能光电转
换等领域均有应用。
1.2稀土离子的颜色
稀土元素包括铳(Sc)和切(Y)和铜系元素［4］。铜系稀土离子的颜色呈现非常显 著的对称性，4f电子层没有电子的铜离子和 4f层电子全满的铅离子以及4f层 电子半充满的包离子均为无色，其他稀土离子的颜色以包离子为对称轴，其颜色 具体为见表2:
表2稀土离子的颜色
镰I 铺 错 钗 矩 彩 钥 铀 钦 镜
发光颜色 无 无 苹 紫 粉 黄 浅 无 浅 黄 浅 玫 浅 无 无
果 红 红
红
红
红 瑰 绿
红
1.3荧光材料发光的主要原理
紫外线的光子能量较高，可引发荧光材料中原子的核外电子由基态激发跃迁 至激发态，而激发态极不稳定，电子具有极强的从激发态回归至基态的趋势， 从 而释放出光子，由丁激发态与基态问存在有其他能级， 所以释放的光子能量在可 见光的范围内，丁是肉眼便可观察到荧光材料释放的荧光 ⑶。
1.4稀土荧光材料的制备方法
对丁荧光材料的制备有多种方法如：水热合成法、高温固相反应法、燃烧 法和化学沉淀法等［6］。
1.4.1水热合成法
水热合成是将制备原料置丁高压水热反应釜中，反应体系是水溶液，在接近 或高丁水溶液临界温度条件下，产生高压环境，使得制备产物具有特殊性能的一 种材料制备方法。利用水热合成法合成荧光材料时，合成的温度较低、合成条件 温和、溶液中含氧量小、产物缺陷不明显、反应体系比较稳定，但是材料的发光 亮度比较低。
1.4.2高温固相反应法
高温固相反应法是稀土荧光材料制备和合成的一种比较传统和应用最早和 最多的一种方法。其主要操作过程是：按一定质量比的原料、助溶剂充分搅拌混 合、研磨后，再一定温度、气余条件下进行灼烧一段时间。其中灼烧过程是形成 发光中心的关键，是促使基质组分间发生反应和形成一定晶格结构固液体的重要 步骤口。而当锻烧温度过高时，往往导致所得晶粒大小不均，同时也会提高设备 要求，能耗过大，所以一般是在配料中加入一定量的助溶剂， 使激活剂更易进入 基质内部，进而达到降低灼烧温度的效果。
1.4.3燃烧法
燃烧法是一种方便快捷、节能的制备荧光材料的方法，它是利用原料的燃烧 合成荧光材料的一种方法。燃烧法通常在硝酸盐溶液中加入一定量的燃料如尿 素、甘氨酸等，燃料在硝酸盐溶液中溶解后，立即放入已预热的马弗炉中，溶液 很快便会燃烧，燃烧结束既得产物。燃料用量和炉温是此法中影响荧光材料的发 光性能的主要因素。炉温太低，温度不足以点燃原料，温度过高，将对发光亮度 产生影响。另外，燃料用量决定着原料燃烧所产生火焰的温度， 并导致所得荧光
材料发光性能不同。
1.4.4共沉淀法
共沉淀法是运用溶度积原理制备荧光材料的一种方法 ［8］。共沉淀法根据溶液
中离子各离子溶度积不同，经选用适当沉淀剂 (如OH诚在适宜条件下使溶液发 生水解后，形成沉淀物析出，再经热分解脱水得到氧化态产物。共沉淀法由单相 共沉淀法和混合物共沉淀法两种方法［9］。
本论文采用燃烧法、水热合成法与共沉淀法相互结合法两种方法制备荧光材 料，水热合成法与共沉淀法相互结合法中采用氨水作为沉淀剂， 尿素作为沉淀缓
冲剂。
2实验部分
2.1实验仪器、药品
表3实验主要仪器
仪器名称 型号
1 干燥器 DZF 6050 上海一恒科学仪器有限公司
2 箱式电阻炉 KSW1 2 38卜 13 上海贺德实验设备厂
3 恒温搅拌器 DI 101S 郑州长城科工贸有限公司
4 水热合成反应釜
Y" 150 上海贝仑仪器设备有限公司
5 四用紫外分析仪 ZF 8 上海嘉鹏科技有限公司
4
试剂名称 厂商
1 硝酸铝 广州化学试剂厂 分析纯
2 硝酸锯 庐州化学试剂厂 分析纯
3 氧化锢 天津科密欧化学试剂开发中心 分析纯
4 氧化彩 天津科密欧化学试剂开发中心 分析纯
5 氧化钮 天津市光复精细化工研究所 分析纯
6 氧化钗 天津科密欧化学试剂开发中心 分析纯
7 硼酸 天津市广成化学试剂有限公司 分析纯
8 尿素 广州化学试剂厂 分析纯
1 稀土硝酸盐水溶液的配制
60 C水浴条件下往0.1 mol/L La(N03)3水溶液中逐滴滴加浓 HN0至氧化铜完 全溶解，升温至80 C,蒸出过量HN0和浓缩溶液直至溶液变粘稠［8］,然后加入 适量的去离子水溶解冷却，转至100mL容量瓶中，定容待用。
0.1 mol/LY(N03)3、0.1 mol/L Nd(NQ)3水溶液、0.1 mol/L Sm(N0) 3水溶液、 水溶液的配置方法相同。
2 1 mol/L A1(N0 3)3水溶液的配制
由37.513 g九水合硝酸铝与一定量去离子水配得(100mL容量瓶)。
3 1 mol/L Sr(N0 3) 2的水溶液配制：
由21.163g Sr(N0 3)2固体与一定量去离子水配得(100mL容量瓶)。
2.2.2实验步骤
水热合成与共沉淀相互结合法：将 2.88 g(24 mol)尿素放入洁净的烧杯中，
________________________________ 表6实验试剂用量
实验 Al(N0 3)3 Sr(N0 3) 2 La(N03)3 Nd(NQ)3 Sm(N0)3
稀土离子掺杂LaAlO3:RE3+(RE=Eu,Tb,Sm,Tm)荧光粉的发光性能
稀土离子掺杂LaAlO3：RE3+(RE=Eu,Tb,Sm,Tm)荧光粉的发光性能
陈彩花;王小军;蒙丽丽;张丽霞;梁利芳
【摘 要】采用溶胶凝胶法合成La1-x AlO3:xRE3+(RE=Eu,Tb,Sm,Tm)荧光粉,对样品进行热重差热(TGA-DTA)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光光谱(PL)等表征,探讨样品的合成温度及稀土离子掺杂浓度对样品发光性能的影响.研究结果表明,当煅烧温度为800～1200℃时,所合成样品为三方晶体结构.在紫外光激发下,掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射,在一定掺杂浓度范围内,当Eu3+、Tb3+、Sm3+和Tm3+的掺杂浓度x值分别为0.02,0.04,0.005和0.005时,样品发光强度最大,在一定波长激发下,样品分别发射出红光、绿光、橙黄光和蓝光,Eu3+-Tb3+、Eu3+-Sm3+和Eu3+-Tm3+共掺杂有可能获得白光.
【期刊名称】《发光学报》
【年(卷),期】2018(039)007
【总页数】7页(P923-929)
【关键词】溶胶凝胶法;LaAlO3:Eu3+,Tb3+,Sm3+,Tm3+;发光性能
【作 者】陈彩花;王小军;蒙丽丽;张丽霞;梁利芳
【作者单位】广西师范学院 化学与材料科学学院,广西 南宁 530001;广东怀集中学,广东 怀集 526400;广西师范学院 化学与材料科学学院,广西 南宁 530001;广西师范学院 化学与材料科学学院,广西 南宁 530001;广西师范学院 化学与材料科学学院,广西 南宁 530001;广西师范学院 化学与材料科学学院,广西 南宁 530001 【正文语种】中 文
【中图分类】O482.31;O614.31
1 引 言
白光LED具有高效率、低能耗、小体积及环境友好等优点，在照明和显示领域有广阔的应用前景［1］。以蓝光GaN芯片激发 YAG∶Ce黄光荧光粉获得的白光LED，因缺少红光成分导致其显色性能差［2］，而采用近紫外LED芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉制备的白光LED具有发光强度高、显色性能好以及发光性能稳定等优点而备受关注，因此，研究可被紫外或近紫外LED有效激发的三基色荧光粉显得尤为重要［3-4］。
稀土发光材料的研究进展
前言
当稀土元素被用作发光材料的基质成分，或是被用作激活剂、共激活剂、敏化剂或掺杂剂时，这类材料一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。我国丰富的稀土资源，约占世界已探明储量的80%以上。稀土元素具有许多独特的物理化学性质,被广泛地用于各个领域,成为发展尖端技术不可缺少的特殊材料。稀土离子由于独特的电子层结构使得稀土离子掺杂的发光材料具有其它发光材料所不具有的许多优异性能,可以说稀土发光材料的研究开发相对于传统发光材料来说犹如一场革命。稀土无机发光材料方面,稀土发光材料与传统的发光材料相比具有明显的优势。就长余辉发光材料来说,稀土长余辉发光材料的发光亮度是传统发光材料的几十倍,余辉时间高达几千分钟。由于稀土发光材料所具有如此优异的性能使得发光材料的研究主要是围绕稀土发光材料而进行的。
由于稀土元素具有外层电子结构相同、内层 4f 电子能级相近的电子层构型，含稀土的化合物表现出许多独特的理化性质，因而在光、电、磁领域得到广泛的应用，被誉为新材料的宝库。在稀土功能材料的发展中，尤其以稀土发光材料格外引人注目。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的 4f5d 电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达 20 余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的研究和应用将得到显著的发展。进入二十一世纪后,随着一些高新技术的发展和兴起,稀土发光材料科学和技术又步入一个新的活跃期，它为今后占主导地位的平板显示、第四代新照明光源、现代医疗电子设备、更先进的光纤通信等高新技术的可持续发展和源头创新提供可靠的依据和保证。所以,充分综合利用我国稀土资源库,发展稀土发光材料是将我国稀土资源优势转化为经济和技术优势的具体的重要途径。
《稀土离子掺杂NaYF4及NaY(MoO4)2荧光粉的制备及其发光性能的研究》
《稀土离子掺杂NaYF4及NaY（MoO4）2荧光粉的制备及其发光性能的研究》
稀土离子掺杂NaYF4及NaY(MoO4)2荧光粉的制备及其发光性能的研究
摘要：
本文旨在研究稀土离子掺杂的NaYF4及NaY(MoO4)2荧光粉的制备工艺及其发光性能。通过对比实验，分析了不同制备方法对荧光粉性能的影响，并探讨了稀土离子掺杂浓度与发光性能之间的关系。实验结果表明，通过优化制备工艺和稀土离子掺杂浓度，可以有效提高荧光粉的发光性能。
一、引言
稀土离子掺杂的荧光粉因其具有高纯度、高量子效率和稳定的物理化学性质，在显示技术、光电器件、生物医学等领域具有广泛的应用。NaYF4及NaY(MoO4)2作为常见的基质材料，其掺杂稀土离子的荧光粉在发光性能上具有独特的优势。本文将重点研究这两种荧光粉的制备工艺及其发光性能。
二、材料与方法
1. 材料准备
实验所需材料包括NaYF4、NaY(MoO4)2基质材料，稀土离子（如Eu3+、Tb3+等）及其他化学试剂。所有材料均需符合实验要求，确保纯度和粒度。 2. 制备方法
（1）采用高温固相法、溶胶凝胶法和水热法等多种方法制备NaYF4及NaY(MoO4)2荧光粉。
（2）通过稀土离子掺杂，调整荧光粉的发光性能。
3. 发光性能测试
使用分光光度计、荧光光谱仪等设备测试荧光粉的发光性能，包括激发光谱、发射光谱及色坐标等。
三、实验结果与分析
1. 制备工艺对荧光粉性能的影响
（1）高温固相法：制备的荧光粉具有较高的结晶度和良好的发光性能，但制备过程中温度和时间控制较为严格。
（2）溶胶凝胶法：制备过程较为温和，但需要较长的反应时间。制备的荧光粉具有较好的分散性和发光性能。
（3）水热法：制备的荧光粉粒度较小，但结晶度稍低。通过优化反应条件，可以提高其发光性能。
2. 稀土离子掺杂浓度与发光性能的关系
随着稀土离子掺杂浓度的增加，荧光粉的发光强度先增加后降低。这是由于当掺杂浓度适中时，稀土离子之间的能量传递效率较高；而过高或过低的掺杂浓度会导致能量损失，影响发光性能。因此，需要优化稀土离子的掺杂浓度，以获得最佳的发光性能。
稀土元素掺杂的半导体材料的制备与应用
稀土元素掺杂的半导体材料的制备与应用
半导体材料作为现代电子技术的基础材料之一，一直受到科学家们特别关注。其中，稀土元素掺杂的半导体材料因其特殊的电学、光学和磁学性能而备受瞩目。本文将分别介绍稀土元素掺杂的半导体材料的制备和应用领域。
一、稀土元素掺杂的半导体材料的制备技术
稀土元素掺杂的半导体材料制备的基础是半导体材料的研究。而半导体材料又可分为元素半导体、化合物半导体、有机半导体等。不同种类的半导体材料具有不同的物化性质和特点。因此，稀土元素掺杂的半导体材料的制备技术也在不断地发展和完善。
以化合物半导体为例：预制合适的基板，并用化学气相沉积、溅射或热气相沉积等方法制备一定质量、良好结晶性的纯半导体薄膜。然后通过离子注入、熔体浸渍以及化学气相沉积等方法向半导体基体中引入稀土元素，最终形成稀土元素掺杂的半导体材料。不同掺杂方法制备出的稀土元素掺杂的半导体材料具有不同的应用效果。
二、稀土元素掺杂的半导体材料的应用领域
稀土元素掺杂的半导体材料具有特殊特性，常被用作现代电子技术领域中的重要元件材料。从应用角度分析，稀土元素掺杂的半导体材料主要有以下几个方面应用：
1、光电领域
稀土元素掺杂的半导体材料可以作为发光材料、光电转换材料、光纤放大材料等。如蓝宝石晶体中加入掺镧发光材料终产生橙色或黄色发光，增强了蓝宝石晶体的光学性能。
2、能源领域 稀土元素掺杂的半导体材料在绿色能源和节能领域中应用广泛。如钕掺杂锰酸锂材料在锂离子电池中的应用、粘土掺杂稀土元素的研究等，增强了电池的电容性和充放电性能。
3、传感器领域
掺杂稀土元素的半导体材料可以作为传感器材料，如采用镝铁氧体掺杂氯化氢酸乙酯制备的微波磁场传感器在微波测量领域中有广泛应用。
4、磁学领域
稀土元素掺杂的半导体材料还可以用于磁学材料的制备，如磁记录领域。有钆、铽等稀土元素掺杂铁的磁性材料，具有高储存密度、高稳定性和高调制频率等特点。
总之，稀土元素掺杂的半导体材料在各个领域内都有着广泛的应用前景。通过不断地研究和探索，相信稀土元素掺杂的半导体材料将在未来的科学技术发展中扮演重要角色。
稀土掺杂综述报告范文
稀土掺杂综述报告范文
稀土掺杂是一种常见的材料改性方法，通过将稀土元素掺杂到晶体或材料中，可以改变其物理、化学和电学性质，从而实现对材料性能的调控。本文将综述稀土掺杂在材料科学中的应用，并讨论其对材料性能的影响。
1. 引言
稀土元素由于其特殊的电子结构和独特的物理性质，在材料科学领域中引起了广泛的关注。稀土元素的掺杂被广泛用于半导体、光电子、磁性材料等各个领域的研究中。稀土元素的掺杂不仅可以改变材料的能带结构、晶格结构和磁性特性，还可以改善材料的化学稳定性和光学性质。
2. 稀土掺杂的基本原理
稀土元素掺杂的基本原理是通过替代材料的一部分原子位置，引入稀土离子，实现对材料性能的调控。稀土掺杂通常分为离子掺杂和自由电子掺杂两种类型。离子掺杂意味着稀土离子占据了晶格位置，并与基质原子形成共价键或离子键。自由电子掺杂是指稀土离子以自由态存在，通过游离电子对材料进行掺杂。
3. 稀土掺杂对材料性能的影响
3.1 磁性性能
稀土掺杂可以引入未配对的电子或磁矩，从而改变材料的磁性性能。例如，稀土元素掺杂可以增强材料的磁性，提高材料的磁饱和强度和居里温度。这在磁性材料的制备和磁存储器件中具有重要的应用前景。
3.2 光学性能
稀土元素掺杂可以改变材料的光学性质，包括吸收光谱、发射光谱和荧光寿命。稀土元素掺杂的材料常用于发光二极管(LED)、激光器和光纤放大器等光电子器件中。通过掺杂不同的稀土元素，可以调节材料的发射波长和发光强度，实现多种颜色和高效率的发光。
3.3 电学性能
稀土元素掺杂可以改变材料的导电性和介电性能。稀土元素掺杂的半导体材料常用于光电传感器和光电探测器等器件中。稀土元素掺杂还可以改善材料的电容性能，提高电子元件的性能和可靠性。
4. 稀土掺杂材料的制备方法
稀土掺杂材料的制备方法有多种，包括溶液法、固相法、气相沉积法等。不同的制备方法对材料的掺杂效果和性能有很大影响。选择合适的制备方法是实现稀土掺杂材料应用的关键。
Eu 2+,Dy 3+掺杂铝酸锶长余辉发光材料的研究
助 能 财 许 ２００７年增刊（３８）卷
Ｅｕ２＋，Ｄｙ３＋掺杂铝酸锶长余辉发光材料的研究木
王光辉 ，梁小平 ，顾玉芬２
（１．天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室，天津３００１６０； ２．兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃兰州７３００５０）
摘 要：用固相法制备出了Ｅｕ２＋，Ｄｙ 共掺杂ｓｒ４ＡＪ７Ｏ２５：
Ｅｕ ，Ｄｙ 、ＳｒＡ１２Ｏ４：Ｅｕ ，Ｄｙ 长余辉发光材料。研 究了硼酸含量对其制备过程及发光性能的影响。用
ＸＲＤ对所合成材料进行物相分析，用荧光光谱仪记录
其发射光谱，并在暗室里拍摄紫外激发下的发光照片。 结果表明：随着硼酸加入量的不同，Ｅｕ２＋、Ｄｙ 共掺杂
铝酸锶的发光效果、形貌特征均不同。在某一范围内， 随着硼酸添加量的增加，材料的发光性能、发光亮度均
有所提高，烧结温度有所降低。
关键词： 助熔剂；长余辉发光材料；发光性能
中图分类号：ＴＱ４２２ 文献标识码：Ａ 文章编号： １００１．９７３１（２００７）增刊．０１３２．０３
１ 引 言
长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料Ｉ】 ，
它具有利用日光或灯光储光，夜晚或在黑暗处发光的特
点，尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料的余辉时
间可达１２ｈ以上，有着广泛的应用前景。
高温固相法作为一种易于实现工业化制备长余辉 发光材料的有效方法【３．４】，由于制备长余辉发光材料所
用的材料都是具有高熔点的物质，并且要在高温的条件 下才能使反应物发生反应，因而人们在研究制备发光材
料中加入了助熔剂硼酸或Ｂ２Ｏ３。起初人们认为硼酸在
发光材料中只是作为一种助熔剂，随着对发光材料发光 机理研究的深入【５．６】，发现硼酸或Ｂ２Ｏ３在发光材料中有
很重要的作用。本文主要通过改变助熔剂硼酸的加入
量，来研究其在降低烧成温度、改善发光性能、稳定晶 相等方面的作用。
２实验
采用ＳｒＣＯ３，Ａ１２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３，Ｈ３ＢＯ３为原 料，分别按ＳｒＯ＋Ａ１２Ｏ３＋ｘＨ３ＢＯ３（ ＝０、０．１、０．４、０．８）、
射频磁控溅射制备铝酸锶长余辉发光薄膜
第７卷第３期
２ ０ １ ３年９月 材料研究与应用 ＭＡＴＥＲＩＡＩ Ｓ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰＩ ＩＣＡＴ１０Ｎ Ｖｏ１．７，Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ．２ ０１ ３
文章编号：１６７３—９９８１（２０１３）０３—０１８８—０５
射频磁控溅射制备铝酸锶长余辉发光薄膜＊
谢伟，梁枫，邹长伟，唐美蝶，邵乐喜
湛江师范学院物理科学与技术学院，广东湛江５２４０４８
摘要：采用射频磁控溅射法在Ｓｉ（１００）衬底上制备稀土掺杂铝酸锶薄膜，在９００℃和１１００℃下、弱还 原气氛中退火，分别得到ＳｒＡＩ。Ｏ ：Ｅｕ ，Ｄ 和Ｓｒ４Ａ１ Ｏｚｓ：Ｅｕ ，Ｄｆ。。长余辉发光薄膜．结果表明： ＳｒＡ１ｚ０４结构是形成ｓｒ Ａ１ （）２ 相结构的中间相；在３６０ ｌ１ｍ激发光激发下，ＳｒＡ１ ０ ：Ｅｕ ，Ｄｆ。。薄膜
发光峰位于５１７ ｎｍ处左右，发光强度相对略高于ｓｒ Ａｌ ０２ｓ：Ｅｕ ，Ｄｆ’。薄膜，且后者发光峰位于４９０ ｎｍ处左右；Ｓｒ４Ａ１ｌ ４Ｏ２５：Ｅｕ ，Ｄｆ’。薄膜的余辉性能优于ＳｒＡ１２Ｏ４：Ｅｕ ，Ｄｆ 薄膜． 关键词：磁控溅射；铝酸锶；长余辉；薄膜
中图分类号：０４８２．３ 文献标识码：Ａ
长余辉发光材料是一种可以吸收太阳光并对外
发光的新能源材料，由于其有吸光蓄光的特点，一直
以来受到广泛关注＿１＿３＿．早期的长余辉发光材料主要
为硫化物体系，由于其化学稳定性较差，且对环境造
成污染，因此应用受到限制．近年来，稀土掺杂铝酸
盐和硅酸盐长余辉发光材料得到了广泛地研
究 ．由于铝酸盐体系的发光材料具有亮度较高、
余辉时间较长等特点，因此广泛地应用于暗处照明、
工艺品及外墙涂料等中．一般是将铝酸盐长余辉发
光粉体经球磨后与有机物浆料混合并涂抹成厚膜，
以实现自发光功能．但长余辉薄膜的应用相对较为
滞后，目前有报道ｌ＿ｌ ，将长余辉薄膜应用于二维温
度传感器中，利用不同温度下余辉性能的差异来监
稀土掺杂铝酸锶发光材料的制备分析及性能研究
２０１２年９月 第３１卷第３期 内蒙古科技大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１２ Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．３
文章编号：２０９５—２２９５（２０１２）０３—０２５７—０５
稀土掺杂铝酸锶发光材料的制备分析及性能研究
白智韬，赵文广，赵永旺，安胜利
（内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头０１４０１０）
关键词：燃烧法；溶胶凝胶；铝酸锶；长余辉 中图分类号：０４８２．３１ 文献标识码：Ａ 摘要：以铝酸锶为基质材料，用燃烧法与溶胶凝胶法，两种还原方法制取了掺杂铕的发光材料，并对其不同方法 制取过程中的条件及对掺杂稀土激活剂的材料的发光性能进行了对比研究．制备出的ＳｒＡ１ Ｏ ：Ｅｕ“（ｃｏ（ＮＨ ）： 还原）／Ｅｕ （Ｈ：还原）发光材料属于ＳｒＡ１：Ｏ 单斜晶系晶体结构；激发光谱是位于峰值３３５，３７０ ｎｍ的宽带谱；发 射光谱是峰值位于５１０，５５６ ｎｍ的宽带谱．
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ－ｌａｓｔｉｎｇ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ＳｒＡＩ２ ０４：Ｅｕ２
ＢＡＩ Ｚｈｉ－ｔａｏ，ＺＨＡＯ Ｗｅｎ—ｇｕａｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙｏｎｇ—ｗａｎｇ，ＡＮ Ｓｈｅｎｇ—ｌｉ （Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏＬｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ＳＯＬ—ＧＥＬ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ，ｌｏｎｇ—ｌａｓｔｉｎｇ ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｍａｔｒｉｘ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｏ ｍａｋｅ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｅｕ ｂｙ ｂｕｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈ－ ｏｄ．Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ＳｒＡ１２ Ｏ４：Ｅｕ （ＣＯ（ＮＨ２）２ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ） ／Ｅｕ （Ｈ２ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｉｔｓ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ａ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ３３５ ａｎｄ ３７０ ｎｍ，ａｎｄ ｉｔｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ５ １０ ａｎｄ ５５６ ｎｍ．
一种稀土掺杂蓄光型发光玻璃的实验研究
２００６年第４期（总第３４卷第１８８期） Ｎｏ．４ ｉｎ ２００６（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１８８．Ｖｏ１．３４） 房村与应用 ■材＼料＼性＼能＼研＼究＼与＼应＼用＼ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ
一种稀土掺杂蓄光型发光玻璃的实验研究
张春辉李宝骏陈华晋赵阳春 （沈阳建筑大学建筑与规划学院，辽宁沈阳 １ １０１６８） 摘要：以低熔点硼硅酸盐玻璃作为基材，掺杂Ｅｕ２ ，Ｄ旷 共激活的铝酸锶长余辉发光材料，采用两步法合成了发光性能 良好的蓄光型发光玻璃，并对影响其发光性能的因素进行了讨论分析。研究表明：长余辉发光粉的掺杂量和合成温度 对发光玻璃的成型、透明度和发光性能都有显著影响；材料的熔融时间和研磨程度对玻璃的发光性能也有较大影响。 关键词：稀土长余辉发光玻璃发光性能 中图分类号：ＴＵ５２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－２９１８（２００６）０４－００１２－０２
０引言 在现代建筑中，玻璃这种材料越来越广泛地被应 用。它已从传统的采光和封闭的单一功能发展到现今 的兼有节能、装饰、环保等各种功能的阶段。在重视节 能、环保及可持续发展的２ｌ世纪，玻璃作为一种能够 利用太阳能的材料理所当然地被研究人员所重视。 稀土离子具有丰富的电子能级和电子跃迁特性， 为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性 能，显示出其独特的优越性【１．２］。稀土玻璃是指含有较 多稀土和稀土元素氧化物的玻璃。这类玻璃既保留了 普通玻璃的优点，又因为稀土元素的引入，展现出自 身的优良性能。 本文研究制取的蓄光型发光玻璃是以稀土Ｅｕ２十， Ｄ 共激活的铝酸锶长余辉发光材料和低熔点玻璃 在一定温度下烧制而成的玻璃材料。此种玻璃优于普 通玻璃之处表现为：它能吸收并贮存太阳能、各种人 工光源发出的光能，在黑暗环境中再把这些能量以光 的形式释放，即长余辉发光。它具有发光性能稳定、无 放射性、余辉时间长、可无限性循环使用等优点。可以 广泛地应用于建筑领域，如建筑玻璃——起到装饰和 弱照明的作用，还可以作为建筑内安全指示、引导标 识、家装装饰小品等。是一种符合环保、节能要求的新 型“绿色”材料。 ｌ实验部分 １．１试剂 长余辉发光粉部分：碳酸锶、氧化铝、硼酸和活性 碳均为分析纯，氧化铕（９９．９９％），氧化镐（９９．９９％）。 低熔点玻璃部分：二氧化硅、硼酸、碳酸钠、氢氧 化钾、碳酸钡。 １．２合成 本实验所制取的蓄光型发光玻璃采用两步法合成。 ①首先将ＳｒＣＯ３、Ａ１２０３、Ｈ３ＢＯ３、Ｅｕ２０３、Ｄｙ２０３按一 定化学计量比称量，然后在玛瑙研钵中充分研磨混合 均匀，放入坩埚中在还原气氛下，在１２００℃～１５００℃ 的温度中合成，经粉碎、过筛得所需的ＳｒＡ１２０４：Ｅｕ斗， Ｄ 长余辉发光材料。然后以ＳｉＯ：、Ｈ３ＢＯ 、Ｎａ２ＣＯ 、 ＫＯＨ、ＢａＣＯ，以及其他添加剂为原料，按化学比例进 行混合，研磨均匀，置于高温电阻炉中以一定温度熔 融成玻璃态，倒入水中淬冷、烘干、研磨、过筛制得低 熔点玻璃粉。此基础玻璃不含有与发光体发生反应和 使其猝灭的元素，并且烧成后具有平滑、透明、均匀的 玻璃态特性。 ②将上述制得的稀土铝酸锶长余辉发光材料与 低熔点基础玻璃粉按一定的配比均匀混合，适当研磨 后放入高温电阻炉，以一定的速率升温，在８００℃保温 １０ｍｉｎ￣３一，取出退火冷却，即可获得外观和发光性能良 好的蓄光型发光玻璃。 １．３测试 实验采用ＲＦ一５３０１型荧光分光光度计测定激发 光谱和发射光谱。 ２结果与讨论 ２．１分析发射光谱 图ｌ是本文制得的发光粉和发光玻璃的发射光 谱，可以看出发光玻璃和发光粉的发射光谱形状一 样，但发光玻璃的发光强度明显降低，这是因为：发光 粉中的部分Ｅｕ２＋被氧化成Ｅｕ ，而Ｅｕ 并不具备长余 辉发光效果，而使发光强度减弱；另外，玻璃成分在高 温下与ＳｒＡ１２０４反应，破坏了部分ＳｒＡ１２
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。