某种物质如果说在受到一定的外界激发作用条件下能够独自发光的所有物质都可以被称之为发光材料,稀土元素包括含有一定稀土离子的物质都可以说是一个非常庞大的发光材料仓库。在发光物质中一般由某种基质和某种发光中心共同构成发光材料的晶体颗粒,其中基质常常都作为发光材料的主体,而发光中心一般都是作为激活剂,搭载和固定发光中心的就是基质,当发光材料由稀土元素中的某种离子构成时,在该物质的近紫外区吸光系数一般都很小而且电子跃迁困难,因为稀土离子他自身吸收的激发能量通常都很少,所以稀土它本身的发光效率一般都不能满足人们的要求,但是当我们把稀土离子和某种存在着高吸光系数的有机配体结合在一起形成新的一种稀土配合物时,因为所加入的作为配体的该物质在紫外区的吸收较强,而且能通过辐射的形式把从外界所获得的能量转移给中心发光离子,从而提高稀土离子的发光强度。论文网
早在1942时就有Weissrnan对稀土配合物进行研究,他经过大量的实验,在实验数据中探讨数据,在失败中找原因,并进行对比,为稀土发光材料的研究奠定了基础。一般情况下我们常把稀土配合物分为小分子配合物、高分子配合物,稳定性稍微差点的小分子稀土配合物在科学研究领域内的应用受到了限制,高分子配合物不仅具有复合材料的强稳定性和容易加工成型而且具有稀土离子的发光性能[3],所以目前受到广大研究者的青睐。稀土配合物由于发光范围广,几乎覆盖整个紫外可见光区,拥有很高的发光效率,并且发光机质不同于金属配合物的,一般情况下,稀土配合物是由其中心离子的性质决定它的发光特征,多余的电子和未占有的空隙集中在发光层,放出的能量集中在配体中,使配体的能量变大,达到激发单重态的所需要的能量。由于激发单重态的存在时间较短,稳定性不好,激发态电子改变其自旋方向,朝着多重态发生改变,这种多重态体系也不太稳定,当能量又传给缺电子的稀土离子时,被相应的振动能级吸收,在整个过程中都显示稀土离子的光谱[4]。
现在世界上用于制备各种多功能稀土材料的方法有许多,其中最主流的有:①共沉淀法:将化学组成不相同的阳离子相混合,均匀排列在溶液中,加入某沉淀剂以后就可以得到某种成分均一的沉淀的一种实验方法[5],共沉淀法常常是用来制备多种金属元素的复合氧化物的一种常用方式,一般用于制备纳米分析颗粒、发光粉体等,也可用来制电池的电极材料和薄膜材料,应用相对广泛;②水热合成法:一般指在一百摄氏度到一千摄氏度和一兆帕到一千兆帕的条件下利用物质在水溶液中可以进行化学反应合成的特性,然后经过热处理和分离得到纳米粒子[6],用此方法得到的产品一般纯度都很高、分散性能都较好、粒子的大小程度也容易控制,所以常用来合成外形规则的稀土发光材料;③燃烧法:在反应中当达到着火点时点燃反应物,依靠反应物燃烧放出的能量来维持系统处于高温状态,这能量能够使反应过程维持下去并且直到反应完成,我们所需要的目标产物就是反应物的燃烧产物[7]。用此方法可以合成颗粒小而且均匀的产品,在反应过程中不需通保护气体,反应时间短、成本低等优点,但是每次只能弄一小部分产品且发光强度不理想。④高温固相合成法:此方法主要经过称样、混样研磨、高温、样品处理得到发光材料,因为此种方法不但不需要溶剂而且通常一般都还具有高选择性、低成本、产率高等优点而成为了研究者们选作制备固体新型材料的方法之一[8]。但需要高温条件,产物不均匀,容易引入一些杂质而受到限制。⑤溶胶-凝胶法:这是一种湿化学合成法,也是最早制备纳米材料的方法,常常用在无机发光材料合成方面。指在有机溶剂或者水中形成稳定的前驱物,在盐的催化下水解生成溶胶纳米粒子,经过挥发溶剂或者加热转化成凝胶。与其它几种方法相比较,他有准确的化学计量,能很好的掌控反应过程,较低的反应温度,所得到的材料纯度较高,成分均匀等优点。我这次的实验研究中,我也采用了介绍所说的第五种方法,溶胶-凝胶法合成来制备稀土发光材料。把Eu3+、Tb3+和乙二胺四亚甲基磷酸(EDTMP)加入到溶胶前驱体溶液中,通过溶胶-凝胶反应,在凝胶基质原位中合成含有Eu3+、Tb3+的杂化发光材料[9]。此次实验中我采用EDTMP为配体,然后加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂。文献综述