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* * 无机稀土材料 组长：潘芳 组员：李洪楷 、钟选明、陆丹丹、 何佩芝、周平波、沈刘学、陈海雄 指导老师：叶晓萍 稀土发光材料 分类 发光机理 制备工艺 应用 发展趋势 定义 定义 稀土发光材料的定义 稀土发光材料是指稀土元素被用作发光(荧光)材料的基质成分或被用作激活剂，敏化剂或掺杂剂所形成的材料。 优点：稀土发光具有吸收能力强 转换效率高可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力它们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子的作用等。是用做高效节能灯的理想材料。 三基粉高能节能灯 稀土发光材料的分类 按稀土作用 按应用范围 稀土离子作激活剂的发光材料。 稀土化学物作基质材料的发光材料。 照明材料，如灯用荧光粉 显示材料，如平板显示材料。 检测材料，如X射线发光材料 稀土发光材料的发光机理 辐射发光 （黑体） 固体 晶格在高温下剧烈振动发生的。 热效应低，冷发光 非辐射发光 荧光或冷发光 本征缺陷发光 电子在不同能级之间的跃迁引起的。 杂质发光 发光 过程 稀土的发光 由于稀土元素的4f电子在不同能级之间的跃迁而产生 的。丰富的电子能级，可吸收或发射从紫外光、可见 光到近红外区各种波长的电磁辐射，当稀土离子吸收 光子或X射线等能量以后，4f电子可从能量低的能级跃 迁至能量高的能级；当4f电子从高的能级以辐射驰豫 的方式跃迁至低能级时发出不同波长的光。使稀土发 光材料呈现丰富多变的荧光特性。 稀土发光材料的制备工艺 稀土发光材料的合成方法： 水热合成法 物理合成法 CO2激光加热气相沉积合成法 化学合成法 燃烧合成法 溶胶-凝胶法 化学沉淀法 微波辐射合成法 高温固相反应法 高温固相反应法具体工艺流程方框图： 主要应用：稀土三基色荧光粉、稀土三基色节能灯、长余辉发光材料、纳米发光材料 稀土三基色荧光粉特点： 稀土三基色荧光粉具有光效高、显色性好、抗紫外、寿命长等特点，已引起国内外的极大重视，美国、日本、法国、荷兰、等国家对新的三基色荧光粉进行大量的研究。 我国灯用稀土三基色荧光粉产销量及年增长率(吨,%) 稀土三基色荧光粉 单色粉按一定比例配置成混合粉后制灯，绿粉对灯的贡献最大，而红粉、蓝粉的主要作用是将绿光调为白色的照明光，提高显色指数。 根据基质材料的不同，可将稀土三基色荧光粉分为铝酸盐、磷酸盐和硼酸盐三大系列。 Eu3+激活的氧化钇红色荧光粉 上述3种体系三基色荧光粉中的红粉均为同一成分，即Eu3+激活的氧化钇，它是惟一达到实用水平的红粉，性能迄今仍无可匹敌，如果不考虑价格高的缺点，氧化钇Eu3+几乎是完美的红色灯用发光材料。 Eu2+激活的铝酸盐蓝色荧光粉 在三基色荧光粉中，蓝粉的作用主要在于提高光效、改善显色性，蓝粉的发射波长和光谱功率分布对荧光灯的光效、色温、光衰和显色性都有很大影响。 Ce3＋、Tb3+激活的含氧酸盐绿色荧光粉 在三基色荧光粉中，绿粉对灯的光通量贡最大。三基色灯用绿粉均以Tb3+作为激活剂，利用Ce3+作敏化剂。 经研究已发现自制的磷酸硼(BPO4)和稀土氧化物为原料,采用一步烧成法合成了结晶良好的绿色荧光粉。其性能优于Zn2SiO4:Mn2+商品粉,能够满足PDP器件的要求。 实例 三基粉MgAl11O19:Ce3+,Tb3+(CAT) CAT是目前广泛应用的绿色荧光粉，属于六方晶系，外观为白色晶体。化学性质稳定。 合成CAT的原料为Ce、Tb的氧化物、MgO(或者其它Mg的化合物）和Al2O3，加适量助熔剂。 一般可采取两种制备方法: (1)、原料混匀后在1600℃以上的温度下于还原气氛中一次烧成； (2)、原料先在1300 ℃左右的空气中灼烧，再于大约1500 ℃温度下还原。 合成CAT的方法 三基色荧光粉的配比 传统的三基色荧光粉大约由质量分数： BaMg2Al16O27:Eu2+ 10％ MgAl11O19:Ce3+ 30% Tb3+ 10% Y2O3:Eu3+ 50% *