稀土发光材料的制备及应用.pdf

第二章 稀土发光材料的制备及应用 近几十年来， 稀土发光材料在国内外得到惊人的发展， 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。国内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 YBO 3:Eu3+ 中， 3+ 5 7 3+ 由于表面 Eu 对称性低，使得 0 2 3 D － F 的跃迁几率增加，这改善了 YBO :Eu 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。 §2-1 影响发光的主要因素 目前，稀土掺杂发光体系主要包括： 稀土氧化物 、硼酸盐、钒酸盐、 磷酸盐、 铝酸盐等体系，不同的体系有着不同的应用背景。比如说， Eu3+ 、Tb3＋掺杂的硼 [13,14] 2+ 3+ 酸盐、磷酸盐体系可用作 PDP 荧光材料 ；Eu 、Dy 共掺的铝酸盐体系可用 作长余辉材料 [15] 。 影响稀土掺杂发光材料发光性质的因素有很多， 主要包括基质晶格、 发光中 心在基质晶格中所处的格位及周围环境、材料的尺寸和形状等 [16,17] 。因此，基质 材料、激活剂的选择，合成方法、合成条件的选择，材料的后处理工艺等是获得 新型高效发光材料的关键