纳米稀土发光材料因其能够避免生物体自身的荧光干扰,从而大大地提高了生物检测的精确度。
(3) 在其他领域的应用
在选采矿作业方面,利用稀土发光材料的高灵敏度以及高选择性,可对矿物的发光进行定性定量分析,用来检测矿物样品中的稀土元素的种类和含量。
1。4 钨酸盐基稀土发光材料
1。4。1 钨酸盐的基本概念
钨元素在地壳中分布相对较少,在自然界中尚未发现以天然形态存在的钨。目前,在自然界中发现了15种不同的钨矿,多数以钨酸盐的形式存在[10]。
在我国钨的储量占世界首位,开发新型的钨酸盐发光材料,具有非常重要的意义。钨酸盐常见的晶体结构有两类:白钨矿(Scheelite)和黑钨矿(Wolframite)
钨酸盐具有独特的自激活特性,它的本征发光谱带很宽,特征发射峰大约在 430 nm,具有d0电子壳层的过渡金属离子的络合物 WOmn-。含有 WO42-的白钨矿结构钨酸盐中W离子被4个配位氧离子包围,处于四面体中心,具有Td对称性。除自激活外,还可以在基质点阵中掺入激活离子,可使其具有特殊性质的发光。
1。4。2 钨酸盐的基本应用
钨酸盐具有无潮解和抗辐损伤能力强等优点,同时本身还有来自于W- O2-的电荷迁移态,可以把吸收的光传递给掺杂进去的稀土激活离子,而成为性能好、应用最广的无机闪烁晶体材料的基质材料,掺杂稀土发光离子Eu3+ ,其主要的荧光发射峰是电子在5D0-7F2(616 nm)轨道之间的跃迁[11-13]。同时,钨酸钡是一种较好的光电功能材料,发光中心为WO42-离子;钨酸钙是重要的荧光材料的基质;钨酸镁是自激活的发光材料,是常用的灯用荧光粉。
1。5 稀土钨酸盐发光材料的合成方法
随着稀土发光材料的研究的发展,科学家们为了制备符合各种应用要求的无机材料,同时又要考虑到低成本、设备简单等问题,学科相互交叉的粉体制备技术层出不穷,大致分为以下三类:固相法、气相法、液相法。其中固相法主要包括:高温固相法、燃烧法等;气相法主要包括:气-气反应法,气-固反应法,气-液反应法等;液相法主要分为:水热反应法、溶剂热法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、热分解法等。在这些制备方法之中,每种方法都有其各自的优缺点,选择合成方法的合理性也就成为了稀土发光材料合成中的一个重要的方面。
1。5。1 高温固相法
固相反应法是一项传统的合成工艺。操作步骤:将固态原料充分合并,在高温下原料颗粒充分接触后进行焙烧烧结,原料通过相互接触发生化学反应,首先生成原子分子级的生成物,再经过核生长扩大目标产物。一般情况下,反应物颗粒的直径越小,则表面积越大,原料之间的接触面积越大,接触也就越充分,这对反应物越过颗粒边界有利,使反应进行地更为充分。另外,将反应物充分研磨,可以让反应物粒子充分分散,使得不同种类反应物的颗粒充分接触,从而使离子或原子的扩散时间减少,促进反应的进行。还有一些外部因素也会对固相反应的速率产生影响。在反应前对原料施加一定的压力可以使原料颗粒之间的界面间距缩小,接触更加紧密,使扩散作用较之前更容易发生[14]。高温固相法具有对设备要求低,操作简单,成本低等优点,一直是荧光粉合成商首选的方法。He等人合成了Gd2(MoO4)3:Eu3+红色荧光剂,制得的粉体为5-12μm和3-7μm的片状结构,拥有很大的比表面积,并且可以与(In,Ga)N芯片结合在一起,生产出新型的红色发射转换荧光剂,将来可用于白光LED的生产。Li等对KY1-xLnx(MoO4)2(Ln=Sm3+, Eu3+)的红色荧光粉的光致发光性能以及能级转移进行了研究,发现Sm3+有能量向Eu3+转移,且当将Sm3+和Eu3+共同掺杂在基质中时,在394nm和465nm出的发射峰变得更宽,而且发射强度相比于单一掺杂Eu3+,有显著的增强;色品坐标值也更接近于NTSC的标准红光的坐标值[15]。Zhang等采用高温固相法合成了一种新型的NaLa(MoO4)2-xAGx:Eu3+ (AG = SO42-, BO33-)红色荧光粉[16]。通过多次的实验比较,发现NaLa(MoO4)2-x(SO4)x:Eu3+ 以及 NaLa(MoO4)2-x(BO3)x:Eu3+的发光强度要高于单一酸根基质的NaLa(MoO4)2:Eu3+以及商业Y2O3:Eu3+荧光粉;荧光寿命也有所延长。