稀土发光纳米材料发光特性的研究进展.pdf

2010年第4期九江学院学报(自然科学版)(总第91期)

No4,2010JournalofjiujiangUniversity(naturalsciences)(SumNo91)

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稀土发光纳米材料发光特性的研究进展

郭艳艳1吴杏华2王殿元2王庆凯2

(1九江学院机械与材料工程学院;2九江学院理学院江西九江332005)

关键词:稀土;发光;纳米材料;表面界面效应;小尺寸效应
中图分类号:O48231文献标识码:A文章编号:1674-9545(2010)04-0105-(04)

稀土发光纳米材料是指颗粒尺寸在1~100nm的稀土象称为蓝移,光谱峰值向长波长方向移动的现象称为红
离子掺杂发光材料。纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大、移。对于电荷迁移带(CTB)的移动,不同文献的描述十
[6]3+[7]
表面能高、表面原子所占比例大等特点,因而表现出小尺分矛盾。张吉林等在纳米LaPO4!Eu中、Yoo等和
寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应、量子限域效应庄卫东[8]等在纳米3+中均发现红移然而
/Y2O3!EuCTB,
等。受这些特性的影响稀土发光纳米材料表现出许多不[9]3+
,吴春芳等在GdPO4!Eu纳米棒中观察到CTB蓝移,张
同于体相材料的物理和化学特性,从而影响了稀土掺杂离思远等[10]在纳米3+中也观察到蓝移并
Y2O2S!EuCTB,
子的发光特性和发光动力学性质,如电荷迁移带、发射光通过计算认为与质心移动、晶场劈裂有关。吕少哲等[11]
谱、发光效率和强度、荧光寿命、能量传递速率、浓度猝3+
在纳米Y2Si2O7!Eu中发现CTB位置与监测的发射波长
灭和温度猝灭、光诱导发光等。有关,且不同波长紫外(UV)光激发时发射光谱相对强
稀土发光纳米材料在多个领域展示出诱人的应用前度存在显著变化,他们认为是Eu3+离子在基质中局域环
景。例如纳米级稀土荧光粉能够显著改善涂屏的均匀[12]
:境不同造成的。更有趣的是,张家骅等在纳米Lu2O3!
性,作为等离子显示屏(PDP)三基色荧光粉,有助于提Eu3+中研究发现纳米晶内部Eu3+离子表现出CTB蓝移是
[1]
高清晰度和分辨率。当稀土发光纳米颗粒小至50nm时,因为粒径限域效应,而表面Eu3+离子表现出CTB红移是
可穿透狭窄的细胞壁进入人体组织,在特定光源照射下,因为表面晶格畸变。
可以清楚地探测到小亮点如何进入到病变组织[2]。透22发射光谱变化与体相材料相比,稀土发光纳米材料
明激光陶瓷是近年来蓬勃发展起来的一种新型激光材料,的发射光谱存在谱线宽化和峰值移动、出现新发光峰、荧
[13]3+
以高质量的稀土发光纳米晶粒为原料,无需高能球磨,可光分支比变化等现象。姚罡等在纳米Y2O3!Eu中,
以直接成型和烧结,而且可显著降低成型压力和烧结温度发现粒径从44nm减小至12nm时发射主峰从613nm蓝移
及保温时间[3]。白光LED被誉为21世纪绿色照明光源,至6129nm,但比体材料发射均表现为红移,YooHS
是最具发展前景的领域之一。若以纳米级稀土荧光粉替代等[7]发现Eu3+红光与橙光之比随着粒径减小而变小,然
普通微米级荧光粉,可以降低光散射,提高LED出光效率而宋宏伟等[14]在同一体系中却发现截然相反的结果。对
[4]3+
10~20%,并能有效改善光色质量。另外,稀土发光纳于体相YBO3!Eu,发光主峰为591nm橙色发光,对应
米材料还可用于太阳能电池、防伪隐形油墨等领域。于3+离子57跃迁宋宏伟等[15]在3+纳
EuD0F1,YBO3!Eu
历经十多年的研究,国内外专家已经在稀土发光纳米米管、纳米线中发现仍是橙色发光为主,然而YadavRS
[5][16][17]3+
材料中揭示出很多不同于体相材料的特殊属性。特别是等和严纯华等在纳米YBO3!Eu中发现发射谱以
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近两年,对稀土发光纳米晶的发光特性研究掀起了一个新红光为主(对应于D0F2跃迁)。非常有趣的是,王育
的高潮,本文将以掺杂Eu3+离子的稀土发光纳米材料为[18]3+
华等人在水热法合成的纳米YBO3!Eu中发现UV光
例,着重介绍近几年来取得的研究进展,同时对未来的发激发时以592nm橙色光发射为主,强度随粒径减小而减
展趋势进行了展望。小,而在真空紫外(VUV)光激发下以611nm红光发射为
1稀土发光纳米材料的发光特性主,强度随粒径减小而增大。
11电荷迁移带的移动光谱峰值向短波长方向移动的现当颗粒尺寸小至5nm时,表面原子占总原子数的比例

*基金项目:国家自然科学基金(51062008)和江西省教育厅青年科学基金资助(GJJ09601)
收稿日期:2010-06-13
通讯作者:郭