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稀土在发光材料中的重要地位(稀土配合物发光材料)

稀土在发光材料中的重要地位(稀土配合物发光材料) 绿色稀土发光材料的开发与应用

稀土发光材料是一种新型发光转光材料,具有光吸收强、转换效率高的特点,优于普通发光材料。广泛应用于物理、化学等领域。本文介绍了它的发展和一些用途。

稀土发光是由稀土4f电子在不同能级的跃迁产生的。由于激发方式不同,发光可分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、放射性发光、X射线发光、摩擦发光、化学发光和生物发光等。稀土发光材料具有吸收能力强、转换效率高、发射光谱从紫外到红外光,特别是可见光的优点。稀土发光材料已经广泛应用于化学、物理等领域。

中国稀土发光材料发展史

无论稀土元素是作为发光(荧光)材料的基质组分,还是作为激活剂、助激活剂、敏化剂或掺杂剂,由其制成的发光材料一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。30多年来,在各级领导和部门的关心下,我国稀土发光和材料科学技术的研发从起步、跟踪到自主发展;稀土荧光粉(粉)的生产从无到有,已经形成了一个新的产业。

20世纪60年代是稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展的划时代转折点。三价稀土离子发光的光谱学和晶场理论的基础研究日益深入和完善。1964年发明了高效YVO4∶Eu和Y2O3∶Eu红色荧光粉,1968年发明了Y2O2S∶Eu红色荧光粉,并迅速应用于彩色电视显像管(CRT)。20世纪70年代,基础研究、新材料研发及其应用进入快速发展时期。

70年代以前,稀土发光和材料科学技术在中国还没有产生。只有中科院物理所对掺铕、钐、铈离子的CaS和SrS体系红外荧光粉的光致发光性能,以及某些稀土离子作为掺杂剂对ZnS∶Cu或Mn电致发光材料性能的影响研究很少。使用的稀土材料都是进口的,价格比黄金还贵。

上世纪70年代,中科院长春物理研究所抓住机遇,将大量国际科研新成果引进翻译出版面向全国,充当了“催化剂”。同时,一批从事稀土分离的化学科技人员也一直从事稀土发光和材料的研发。此外,彩电荧光粉之战也让这门新学科在中国正式起步并不断发展。

20世纪六七十年代,随着国际稀土发光材料的发展和我国稀土冶炼分离工业的兴起,许多单位效仿国际上的成功工作,开始研究稀土离子的发光性质,以及许多不同应用和体系的稀土发光功能材料的研发。

经过30年的研发,我国稀土发光材料的科学技术和产业化取得了许多自主科技成果,特别是1980年改革开放以来的短短20年,虽然与发达国家相比还有一定差距。目前,已在高等院校、中科院和工业部门形成了高水平的科研工程队伍和科研生产基地。在国际知名杂志上发表了多篇高水平的学术论文,申请了多项发明专利,出版了一些专著。国家级、省部级成果为国家建设和安全做出了一定贡献,取得了显著的经济效益和社会效益。北方交通大学建立了光电技术研究院,专门从事发光和显示的研发,北京有色金属研究院建设了稀土材料国家工程研究中心。长春有中科院凝聚态物理和稀土化学与物理开放实验室,北京大学等其他机构开放实验室,为稀土发光材料基础研究提供了先进的实验条件;多年来培养的一批批年轻专业人才已成为这一领域的骨干和带头人;在咸阳、北京、上海、江苏、浙江、广东等地形成了一批生产基地。总的来说,目前我国稀土发光材料的研究处于自主开发和应用阶段。

绿色稀土发光材料的一些应用

稀土发光材料的应用之一是稀土夜光纤维。夜光稀土纤维是指以稀土材料为发光体,通过特殊的纺丝工艺制成的具有夜间发光性能的纤维。只要纤维吸收任何可见光10分钟,就可以将光能储存在纤维中,在黑暗状态下连续发光10小时以上,并且可以无限循环使用。在没有可见光的情况下,纤维本身可以发出各种颜色的光,如红光、黄光、蓝光和绿光。稀土夜纤维是我国具有自主知识产权的新型光纤。该纤维在受光照射时捕获受激电子,停止照射后继续发光跃迁。发光稀土纤维不仅颜色丰富多彩,而且最终产品可以染色,既避免了染料对纤维发光性能的影响,又避免了染整工艺废水对环境的污染。这种夜光纤维材料不仅可用于纺织,还可用于许多其他用途。人们可以以它为载体,利用阳光,清洁无污染,符合环保和可持续发展。制造的产品广泛应用于纺织服装、导航空导航、国防工业、建筑装饰、交通运输、夜间作业、日常生活、娱乐休闲等领域。

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