关于荧光材料的文献及分析

关于荧光材料的文献及分析

篇一：荧光材料文献综述 一、荧光材料的种类与特性

总的说来，荧光材料分有机荧光材料和无机荧光材料。

有机荧光材料乂有有机小分子发光材料和有机高分子光学材料之分。有机小 分子荧光材料种类繁多，它们多带有共辘杂环及各种生色团，结构易于调整，通 过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共辄长度，从而使化合物 光电性质发生变化。如恶二卩坐及其衍生物类，XX及其衍生物类，罗丹明及其衍生 物类，香豆素类衍生物，1,8-荼酰亚胺类衍生物，毗哇咻衍生物，三苯胺类衍生 物，吓咻类化合物，咔哇、毗嗪、嚏醴类衍生物，花类衍生物等。它们广泛应用 于光学电子器件、D\\A诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激 光染料［7］、有机电致发光器件（ELD）等方面。但是小分子发光材料在固态下易发 生荧光猝灭现象，一般掺杂方法制成的器件乂容易聚集结晶，器件寿命下降。因 此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究，另一方面寻找性能更好的发光 材料，高分子发光材料就应运而生了。

有机高分子光学材料通常分为三类：（1）侧链型：小分子发光基团挂接在高 分子侧链上，（2）全共辘主链型：整个分子均为一个大的共辄高分子体系，（3）部 分共辄主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相互隔开没有形成一个共辘 体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共辘聚合物，如聚苯、聚嚏吩、聚茹、 聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺，聚咔醴，聚毗咯，聚吓咻［8］及其 衍生物、共聚物等，LI前研究得也比较多。

常见的无机荧光材料有硫化物系荧光材料、铝酸盐系荧光材料、氧化物系荧 光材料及稀土荧光材料等。

碱土金属硫化物体系是一类用途广泛的发光基质材料［8211］。二价错掺杂的 CaS及SrS可以被蓝光有效激发而发射出红光，因而可用作蓝光LED晶片的白光 LED的红色成分，可制造较低色温的口光LED,其显色性明显得到改善，口前使用 的红粉硫化物体系主要是（Cal-X, SrX）S：Eu2+体系，在蓝区宽带激发，红区宽带发 射。通过改变82+的掺杂量，可使发射峰在609〜647nm间移动。共掺杂

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Er3+, Tb3+, Ce3+等可增强红光发射。

铝酸盐系荧光材料中SrA12O4, CaA12O4, BaA12O4为常用的发光基质。例如， Sr3A1206是一种新型红色荧光粉，它的激发峰位于460〜470nm范围内，是与主峰 为465nm的蓝光LED晶片相匹配的红色荧光材料。刘阁等［31］利用水热沉淀法合 成了 Sr3A1206o通过对其纯相粉末的荧光性质的研究，发现该荧光粉样品的最大 激发峰位于459nm波长处且在415nm波长处有一小的激发峰。而样品的发射带落 在615〜683nm的波长范圉内，其中最大发射峰的波长位于655nm处，表明在 459nm波长的光激发下，样品能够发出红色光。

氧化物荧光材料在荧光粉中的应用较多。如，以ZnO作为基质合成的红色荧 光材料稳定性很好。红色荧光材料ZnO：Eu,Li和ZnO：Li+的最大激发峰范围都在 340〜370nm范圉内，与365〜370nm紫光LED晶片的发射峰大部分相交，因而适用 于三基色白光LED制造。

稀土离子因其具有特殊的电子结构和成键特征，故能表现出独特的荧光性质, 而通过与配体的作用，乂可以在很大程度上增强它的荧光强度，因此稀土配合物 的研究为荧光材料分子的设计提供了广阔的前景。近些年来，人们分别从制备与 表征方面对鋼系荧光材料进行了比较多的研究。

二、无机荧光材料的一般制备方法

为了使荧光材料具备优秀的荧光性能，无机荧光体通常制成纳米荧光材料。 纳米材料的制备方法有固相法、气相法、液相法、以及结合其它多种制备手段的 混合法。

固相法是通过固相到固相的变化来制造粉体，物质的微粉化机理大致可分为 如下两类，一类是将大块物质极细地分割的方法,常用的是机械球磨法、溶出法； 另一类是将最小单位（分子或原子）组合的方法，常用的是固相反应法、火花放电 法、热分解法。

气相法是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，是指在气体状态 下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米颗粒的方法。 大致可分为：化学气相反应法、气体中蒸发.凝结法等。

液相法是制备各种氧化物纳米粉体最主要的方法，其特点是该方法从均相的 溶液出发，通过各种途径使溶质与溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒， 得到所需材料的前驱体，热解后得到纳米微粒。主要的制备方法有下述儿种：（1） 沉淀法

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指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂后，于一定温度下 使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从洛液中析出，将 溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，经热解或脱水即得到所需的氧化物粉料。（2） 水解法有醇盐水解法和无机盐水解法。前者是利用醇盐能溶于有机溶剂并可能发 生水解，生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性，制备超细材料的一种方法。（3）溶 胶凝胶法包括溶胶的制备和溶胶一凝胶转化两个过程。它是指以无机盐或金属醇 盐为前驱物，经水解缩聚逐渐凝胶化及相应的热处理而得到氧化物或其他化合物 固体的方法。（4）水热法水热法是在高温高压下的水溶液或蒸汽等流体中合成物 质，再经分离和热处理得到纳米微粒.（5）溶剂热法溶剂热法与水热法的不同是 前者的反应介质多为非水的有机溶剂。由于有机溶剂种类繁多，性质差异很大, 为合成提供了更多的选择机会。（6）喷雾热解法它是通过加热分解金属盐溶液如 硝酸盐、乙酸盐、中酸盐而获得金属氧化物超细粉末的一种常用方法。（7）微乳 液法该法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的微 乳液，从微乳液中析出固相，这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一 个微小的液滴内，从而形成纳米颗粒，乂避免了颗粒之间进一步团聚。

三、縮系锐酸盐荧光材料的制备

前面提到的纳米材料的制备方法中常用于辆系饥酸盐荧光材料制备的有沉 淀法、熔融盐法、溶胶一凝胶法、溶剂热法、水热法。

1、 沉淀法

罗红霞、郭佳以沉淀法合成了 m-和t-LaV04：Eu3+o在不使用任何添加剂的 条件下，通过控制pH值，用沉淀法在温室下选择性合成了旷与t-LaV04:Eu3+, 考

察了样品的发光性质，并与水热所制的样品的光之发光性质进行了比较。结 果表明，样品在280nm光源激发下可发射600-620nm的红光，t-LaV04:Eu3+发光 强度远远大于m-LaV04:Eu3+； pH值在6-9范围内，沉淀法与水热法都可以合成 纯相t-LaV04:Eu3+；在相同pH值条件下，180°C水热2h比沉淀法陈化2h所制 备样品发光强度高。

2、 熔融盐法

山东大学硕士张娟以熔融盐法合成LaV04基纳米材料。在熔盐中保温30分 钟所得样品的XRD图的衍射峰基本与JCPDS卡片50—0367 一致，但在20二23和 20二

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32处有朵峰,这说明所得产物为单斜相结构的LaV04,同时含有微量多帆氧 化物杂质。随着反应时间从半个小时延长到三个小时，衍射峰位置、强度没有明 显变化，但相对变得稍尖锐，说明反应时间对产物LdV(M影响较小，产物颗粒粒 径随反应时间延长略有增大。在3500C反应两小时即可获得单斜结构LaV04,而 产物结晶度较低。

3、 溶胶一凝胶法

张洪武、付晓燕等采用络合溶胶，凝胶法制备了系列纳米发光材料LnV04：En (Ln二La,Gd,Y)通过对三种帆基发光材料的'结构以及光谱进行研究发现,GdVO4： Eu和YV04:Eu为四方晶系对称性高，而04： Eu是独居石结构，单斜晶系，是九 配位，稀土离子属于对称性较低的C2对称，因而其红外光谱，吸收光谱和发射 光谱与GdV04： Eu、YV04:Eu有明显的不同，出现峰的宽化以及数L1增多等现像。

4、 溶剂热法

刘国聪、莆辉等以的溶剂热法合成箱掺杂饥酸錮纳米棒，160。CT成功合成 T Eu3+掺杂LaV04纳米棒.用x射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和光致 发光(PL)等技术时样品进行表征.XRD和TEM测试结果说明LaV04： Eu3+纳米棒 是纯错石型四方相结构、晶体结构均匀、没有缺陷，通过调节溶液pH和反应时 间能够控制LaV04： Eu3+纳米的定向组装和晶体生长.PL光谱显示Eu3+掺杂可 以显著提高LaV04纳米棒的荧光性能。

5、 水热模板法

刘凤珍、邵鑫等以硝酸哑肺和原帆酸钠为原料，釆用水热和模板导内结合的 方法制备岀了晶形规褴的飢酸肺纳米棒。探讨了模板剂、pH值和水热时阅等因 素对产物形貌和结构的影响，并用XRD, SEM, TEM等对产物的物相、结构和形貌 进行了表征。结果表明，制备的产物为纯净的单一体心四方结构的锐酸饰纳米棒。 其长度为1 一 2um,径向尺寸分布为30—oOnmo制备锐酸饰纳米棒的最佳，I： 艺参数为：以EDTA为模板剂、水热温度为180°C、pH值为9、水热时间为24h。 模板剂、pH值和水热反应时间对制备CeV04纳米棒有着非常重要的影响。EDTA 的加入能够促进帆酸肺纳米微粒的形核；pH值影响粒子的聚集状态；水热时问 的延长有利于制备结品性能更好的锐酸饰纳米微粒。

王念，陈文以N&2EDTA为模板导向刺。利用水热法成功合成了单晶CeVQ纳 米棒.使用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和超 导量子磁强

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II-(SQUID)等对产物的结构和磁学性能进行了表征。结果表明。产物 为CeV04纳米棒，其长度为600nm左右，直径为80nm左右。研究发现，模板荆 N&2EDTA和生长溶液的pH值决定着CeV04,纳米晶体的形貌与生长机制。进一步 对CeV04纳米棒的磁性进行研究，表明在低温下，曲于受到CeV04,纳米晶体的 尺寸效应和Ce离子4f电子的影响，CeVOl,纳米晶体表现出明显的超顺磁性，而 强烈的一维各向异性和Eu3+掺杂则显著提高了 CeVO4纳米棒的磁性能。

刘国聪，李海斌等在弱碱性溶液中，采用改进的水热法合成鱼骨状L&VO4和 LaV04： Eu3+纳米晶体。用x射线衍射、透射电镜、高分辨透射电镜、紫外一可 见光和荧光光谱(PL)研究样品的结构和发光性能，并探讨溶液pH值、反应时间 和反应温度对产品形貌和颗粒大小的影响。结果说明：前驱体溶液的pH值对产 品形貌起关键作用，而反应时间和温度仅改变产品颗粒的尺寸；水热反应有助于 鱼骨状L&V04： Eu3+晶体从单斜独居石型结构向四方钳石型的转变，而掺杂Eu3+ 的LaV04的晶格对称性下降，而其荧光性却得到加强。

四、本课题L&VO4荧光材料制备方法的选定

充分考虑到各种制备方法的难易程度、产品品质、能耗、污染程度等方面, 最终决定选择水热法制备此材料。

1、 水热法基本原理

水热法是利用高温高圧的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质 溶解，或反应生成该物质的帑解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流 以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。

自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中 析出的过程。水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。

2、 水热法的优点

1) 合成的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少。其包裹体与天然宝石 的十分相近。

2) 水热法生产的特点是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本 低。 3) 用水热法制备的粉体一般无需烧结，这就可以避免在烧结过程中晶粒会长 大而且杂质容易混入等缺点。影响水热合成的因素有:温度的高低、升温速度、 搅拌速度以及反应时间等。

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五、关于改性与表征

LI前，LaV04荧光材料的主要改性方法为参杂。

本实验从利用XRD, TEM等多种分析手段综合分析LaVOl荧光材料的物相结 构、形貌特征，探讨形成机理。利用UV-vis, FL等手段探讨LaV04荧光材料的 光学性能及机理。

篇二：荧光材料的制备及其性能测定 一、 实验目的

1、 掌握荧光材料的概念及应用； 2、 熟练掌握水热法的制备过程及操作； 3、 了解固体的发光过程。 二、 实验原理 1、荧光粉简介

发光”即Luminescence 一词作为一个技术名词，是专指一种特殊的光发射 现象，它与热辐射有根本的区别。温度在绝对零度以上的任何物体都有热辐射。 物体的温度达到500°C以上时，辐射的可见部分就够强了，例如烧红了的铁，电 灯泡中的灯丝等等。发光则是叠加在热辐射之上的一种光发射。发光材料能够发 出明亮的光，(例如日光灯内荧光粉的发光)，而它的温度却比室温高不了多少。 因此发光有时也被称为“冷光”.热辐射是一种平衡辐射。它基本上只与温度有 关而与物质的种类无关。发光则是一种非平衡辐射，反映着发光物质的特徵。

激发方式有以下儿种：

光致发光(Photoluminescence),简写为PL。这是用光激发产生的发光。它 的最广泛而乂重要的两种应用是固体激光器和曰光灯，也就是作为光源。

阴极射线发光(Cathodoluminescence),简写为CL。这是电子束激发的发光。 最常见的应用是电视显像屏，当然还包括计算机、电子显微镜和各式各样电子仪 器的显示屏。

电致发光(Electroluminescence), EL。用电场或电流产生的发光，最初译 成场致发光，故现在仍有很多人使用这个名词。发光二极管 (LEDlightemittingdiode)发射的光就是半导体的电致发光，它利用电流通过PN 结而发光。

放射线发光(Radioluminescence), RL。这是各种射线如a、B、Y等核辐 射以及

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X射线激发的发光。X射线发光的众所周知的应用就是医用的X光透视屏 和摄像增感屏。

还有化学发光(Chemiluminescence),生物发光(Bioluminescence),摩擦发 光(Triboluminescence),声致发光(Sonoluminescence),等等。

YW206(0H)3是一种新型餌酸盐，矿物学家称之为锂磚华，属单斜晶系。由于 稀土离子之间的电价、离子半径等性质的相似性，可以用其它离子置换Y离

子，达到掺杂的目的。一般情况下，掺杂Eu或Tb的荧光粉，分别发红光和 绿光。本实验将采用水热法，在pH二6、180°C下水热24小时，制备Y1- xEuxW204(OH)3 (Re=Eu, Tb)荧光粉。

三、 试剂与仪器

1、 试剂：Na2xxxx(AR), Y20(, Tb4O7(99. 99%), Eu203(99. 99%), 399. 99%) NaOH (AR),浓 HNO3。

2、 仪器：精密电子天平，水热釜，烘箱，磁力搅拌器，离心机，X射线粉末 衍射仪，荧光光谱仪。

四、 实验步骤

1、 确定要制备荧光粉中掺杂的稀土元素(Eu, Tb),及掺杂的量(x),最终 确定了荧光粉的化学式：Yl-xEuxW2O4 (OH) 3。

2、 按照lmmolYl-xEuxW204(0H)3荧光粉产量称取所用试剂。过程如下：按 化学讣量比称量稀土氧化物，加10ml去离子水和10滴浓硝酸。在通风橱中边加 热边搅拌至溶解。然后，加入30ml去离子水，得溶液A。称取2mmolNa2xxxx, 并溶于40ml去离子水，搅拌至溶解，得溶液B。边搅拌边将溶液B滴加入溶液 A,得到乳浊液。用4mol/LNaOH溶液调节乳浊液至pH5-6,继续搅拌15min<>

3、 将乳浊液装入高压釜中，体积填充比例80%左右。密封后，放入烘箱中加 热至180°C,保温12小时，自然冷却至温室；

4、 将所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥即可得样品。 5、 粉体表征：

（1） 用X射线粉末衍射仪记录衍射谱，分析合成粉体的相组成。 （2） 用扫描电子显微镜观察并记录粉体的显微形貌。 （3） 用F7000荧光分光光度计测定样品的激发和发射光谱。

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6、 数据分析：

（1） 荧光粉的晶体结构等信息。 （2） 分析荧光粉的发光性能。 五、思考题

（1） 固体材料的发光类型？ （2） 光致发光材料有哪些应用？ 篇三：夜光材料介绍 一、 发光形式：

崇裕制造夜光发光颜料先吸收各种光能和热能，转换成能量储存，然后于黑 暗中以放光方式缓慢释放能量，并可无限次数循环使用，对阳光及紫外光有较快 的吸收效果。

二、 基本型态：

崇裕制造夜光粉有长效型4色，普通型1色，可添加各色荧光剂调色，各色 夜光粉可相互混合调色。

三、 应用参考颜色：

崇裕制造夜光粉可利用荧光颜料、染料，调整发光前后的颜色，荧光剂添加 比例约

为夜光粉的的1%\"5%,也可使用一般染、颜料调色，但会减低发光效果。

四、 夜光粉材料型态及应用： 五、 产品特性：

•崇裕制造长效型夜光粉，余辉发光时间比普通型夜光粉多10倍以上，耐 候性好，户内、户外都可使用。

•崇裕制造长效型夜光粉仗用的主要禁忌有三： 1•避免与水份接触。 2.避免与金属直接接触。

3. 避免高温直接摩擦，普通型夜光粉则无此禁忌。

•崇裕制造长效型夜光粉比重为3. 6,材料为稀土元素，材料本身无毒无害, 不含放射性物质，吸光时间长，放光时间也长。

•普通型夜光粉比重为4.1,材料为硫化锌：铜(ZnS:Cu),吸光和放光时间 较短。 •夜光粉可适用于显示夜间物体、钟表、电话按键、按钮、野外仪器或指示 器、

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收音机、照相机、电影院座位号码、交通指示牌、一般饰品、服装制品、电 源开关、钓鱼器具、建筑装潢，消防紧急逃生系统辨识、军事设备、运输工具使 用……等等。

六、 在涂料与网印油墨应用注意事项： •使用中性或弱碱性透明树脂。

•避免用金属容器装置，储存时间长短，取决于水分含量多寡，它会吸收空 气中之水份，应注意防潮，湿气太重会变白，结成石更块。

•为减少夜光涂料中，夜光粉沉淀的问题，须使用高黏度树脂，并添加防沉 剂，使用前需搅拌均匀，可用稀释剂来调整黏度，不可使用重金属化合物做添加 剂。

•印刷背景使用口色或反光色系为主，可提高所印图案的亮度与发光时间。 •网版印刷，为取得更好的发光效果，建议网目为80^120 U为最理想。 •涂料与油墨涂层厚度最好大于100,如果可达到130、150,其效果最佳， (用80 口丝网印，两遍即可达到此厚度)。

•夜光粉建议用量为总重量10%\"60%,使用量越多发光效果越好。

•依据不同印刷素材，选择不同类型的透明基材，如印金属材质，就要选择 金属专用之油墨，如印PVC素材，就要选择PVC专用之油墨，透明度越高效果越 好。

•如需要使用水性涂料与油墨，夜光粉须经III特殊微胶囊包裹处理。 七、 塑料射出、押出应用注意事项：

•夜光粉可与各种类型之塑料射出、押出如：PP、PE、PVC、PU、PS、ABS、 TPR、EVA、尼龙、压克力等。

•夜光粉直接射出时，应加入适量口蜡油、滑剂等助剂，使夜光粉更能与塑 料均匀结合，最好使用色母粒，分散会更为均匀，色母粒使用前需充分干燥。

•塑料素材之底色以浅色、荧光色或透明色系为主，其发光效果较为良好。 •塑料射出时，夜光粉建议用量为总重量之1.0护20%,发光效果会因厚度、 颜色而有所不同。

【关于荧光材料的文献及分析】

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