【正文】 (nm) 光密度(au) 16 圖 37 O3的激發(fā)光譜 圖 37 是 O3樣品在 500℃ 的高溫下退火過后測得的激發(fā)光譜。通過對激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的初步分析，我們得出結(jié)論： 255nm的激發(fā)光下得到的光譜，發(fā)射光強(qiáng)度最大，發(fā)光性能最好。 13 在 700℃ 下煅燒之后的 O3的發(fā)光性能 圖 32 O3的激發(fā)光譜 圖 32 是 O3樣品在 700℃ 的高溫下退火過后測得的激發(fā)光譜。)， 40kV、 40mA)； XRD 數(shù)據(jù)圖如圖 31 所示。我們可以預(yù)料，由于其可調(diào)的發(fā)光性能， Gd2O3 納米 /微晶的制備可以在廣泛的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。 每個組裝物是通過整合小的 Gd2O3納米棒形成的，并呈現(xiàn)出一個紡錘狀的幾何形狀。 基于熒光粉的鑭系氧化物（ Re2O3）具有很強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度，高化學(xué)穩(wěn)定性和低毒性 [11–17]，因此是有用的發(fā)光材料中的一個類別。 綜上所述，對稀土氧化物晶體的研究將朝著制備形狀更均一，顆粒尺度更均勻，尺寸更小的方向發(fā)展，制備出單分散稀土氧化物納米晶體是從事稀土氧化物晶體研究的學(xué)者們共同努力的目標(biāo)。 7 圖 12 左圖為 La(BO2)3:Eu 的光譜，右圖為 YVO4:Eu的發(fā)射光譜 2 Pr 摻雜的稀土氧化物發(fā)光材料 稀土氧化物熒光材料簡介 稀土（ Ln）熒光材料憑它具有化學(xué)穩(wěn)定性高、發(fā)光性能好、發(fā)光顏色可調(diào) 8 等優(yōu)良的性能而在發(fā)光器件上具有廣泛的應(yīng)用 ，被大量用于場發(fā)射顯示屏、陰極射線管、等離子體平板顯示器、非線性熒光材料等發(fā)光器件的研制。 鑭系稀土 4f 殼層的軌道量子數(shù)為 3，加上 4f 殼層的電子數(shù)不止一個以及 4f 電子在 7 個 4f 軌道上任意排布，軌道量子數(shù)大和 4f 殼層的電子個數(shù)多的特點(diǎn)使得鑭系稀土離子具有數(shù)目龐大的能級和光譜項(xiàng)系統(tǒng)。有些材料中也會摻雜兩種或兩種以上的雜質(zhì)離子，多摻雜的這些離子能夠明顯增強(qiáng)激活劑的發(fā)光效率，光譜學(xué)中把這些能夠增強(qiáng)激活劑的發(fā)光效率的摻雜離子稱為敏化劑。以正 3 價鑭系離子為例，鈰離子的半徑為 皮米，鋱離子的半徑為 皮米，而镥離子的半徑則降為 皮米。這就是鑭系收縮現(xiàn)象，它來源于一個 4f 電子對另一個 4f 電子的不完全屏蔽 [4]。在元素周期表的第三副族中有鑭（ La）、鈰（ Ce）、鐠（ Pr）、釹（ Nd）、钷（ Pm）、釤（ Sm）、銪（ Eu）、釓（ Gd）、鋱（ Tb）、鏑（ Dy）、鈥（ Ho）、鉺（ Er）、銩（ Tm）、鐿（ Yb）、镥（ Lu）等 15 個鑭系元素，他們具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)。在 所制得的樣品為立方相的 Gd2O3摻雜不同濃度的 Pr，研究了 Pr： Gd2O3樣品 的發(fā)光性能，并探討了影響 Pr： Gd2O3樣品 發(fā)光性能的因素。 Mayer[1] 和其他學(xué)者 [2],[3]已經(jīng)證明， 4f 電子特征函數(shù)的能量和空間分布在鑭系元素鈰中突然降低。鑭系原子和三個不同電離階段的電子結(jié)構(gòu)如表 11 所示。正二價或正四價這兩個離子態(tài)的存在主要和 4f電子層電子的填充情況有關(guān)，一般離子 4f 電子層內(nèi)沒有電子、半填充、全滿這三種情況將會出現(xiàn)正二價或正四價的離子態(tài)。發(fā)射光譜一般有兩種：一種是帶狀光譜，這種光譜是由發(fā)射光的波長連續(xù)變化而組成。從這些數(shù)據(jù)可以看到稀土離子的能級和譜線比普通的離子豐富很多，正是這一特點(diǎn)，稀土離子可以吸收和發(fā)射各種不同波段的光，也形成了各種不同的光譜。對稀土氧化物納米晶體的合成及其應(yīng)用的研究，特別是在熒光應(yīng)用方面具有非常重大的意義。 Pr 摻雜的稀土氧化物熒光材料簡介 在一個特定的應(yīng)用系統(tǒng)中的納米晶體的實(shí)際研發(fā)，不僅僅取決于由它們的大小和形狀的影響的內(nèi)在特性，同時也取決于單個納米晶體在不同的排列方式 時之間的相互作用 [1,2]。因此，用于鑭系元素?fù)诫s的作為聚合模型的微型 Re2O3 的合成在過去幾年中引起了相當(dāng)大的關(guān)注。 PH 值的變化導(dǎo) 致了帶不同電荷的納米晶體相互混合，再通過靜電吸引組裝在一起。 將干燥后的樣品研成粉末，放在馬弗爐里煅燒，煅燒溫度為 500℃ ，時間 4小時，將粉末取出，即成樣品。 ? 是 Cu 釋放的 x射線的波長， ? 是 x射線衍射峰的布拉格角， ? 是相應(yīng)峰的半峰寬。但從譜圖中可以看出， 255nm 波長的峰很強(qiáng)，由于測量范圍有限，只能測量到 255nm，可以猜測，這一樣品的最強(qiáng)激發(fā)波長應(yīng)為 255nm，就此我們以 255nm為激發(fā)波長，檢測了在 255nm 的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜。 5D0→ 7F2的躍遷為電偶極躍遷，相應(yīng)的波長為 635 nm。但從譜圖中可以看出， 255nm 波長的峰很強(qiáng)，由于測量范圍有限，只能測量到 255nm，可以猜測，這一樣品的最強(qiáng)激發(fā)波長應(yīng)為 255nm，就此我們以 255nm為激發(fā)波長，檢測了在 255nm 的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜。由圖可以看出，激發(fā)光譜中從 260nm 到 550nm都沒有相應(yīng)的激發(fā)峰，可以判斷出在這些光的激發(fā)下，這一樣品的發(fā)光性能不強(qiáng)。說明 O3 的樣品在同樣的燒結(jié)溫度下比 樣品 的發(fā)光性能好。但和 O3相比， O3在 488nm的紫光的激發(fā)下，基線沒有 O3樣品在相同激發(fā)波長下的發(fā)射光譜平，說明 O3樣品的發(fā)光性能沒有 O3樣品的發(fā)光性能好。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)溫度、摻雜濃度對 Pr： Gd2O3 樣品 的發(fā)光性能影響很大，經(jīng)過探索發(fā)現(xiàn)，最佳燒結(jié)溫度為700℃ ，最佳摻雜濃度的樣品為 O3。雖然稀土離子能夠發(fā)出很多不同波長的光，但是這些離子中的 4f 電子由于受到 5s2，5p6 殼層電子的屏蔽作用而受外界影響很小，所以稀土離子的發(fā)射光譜中都是一系列尖銳的發(fā)射峰。通常情況下，具有未充滿的 4f 電子亞層的原子或離子的光譜大約有 30000條可以被觀察到的譜線。說明 O3 的樣品在同樣的燒結(jié)溫度下比 樣品 的發(fā)光性能好。但從譜圖中可以看出， 255nm 波長的峰很強(qiáng)，由于測量范圍有限，只能測量到 255nm，可以猜測，這一樣品的最強(qiáng)激發(fā)波長應(yīng)為 255nm，就此我們以 255nm為激發(fā)波長，檢測了在 255nm 的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜。說明 O3的樣品在同樣的燒結(jié)溫度下比 的發(fā)光性能好。通過對 激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的初步分析，我們得出結(jié)論： 255nm的激發(fā)光下得到的光譜，發(fā)射光強(qiáng)度最大，發(fā)光性能最好。因此從光譜信息中可以知道，在 O3晶體中， Pr3+主要占據(jù)了具有反轉(zhuǎn)對稱中心的位置，即 Eu3+主要處于高對稱的晶體場環(huán)境中。在 255nm 的紫外光的激發(fā)下，最強(qiáng)發(fā)射光波長為 612nm 和 635nm，且相應(yīng)強(qiáng)度比為 :1。下面分別研究這三種不同摻雜濃度在不同的燒結(jié)溫度、不同激發(fā)光下的發(fā)射光譜和在不同的發(fā)射光下檢測的激發(fā)光譜。 對照實(shí)驗(yàn)樣品情況 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方法，制備出了不同摻雜濃度的 Pr： Gd2O3樣品，進(jìn)而研究樣品的發(fā)光性能 與實(shí)驗(yàn)條件及摻雜濃度間的關(guān)系，對比實(shí)驗(yàn)樣品相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下表 1： 表 1 各種 Pr： Gd2O3樣品的實(shí)驗(yàn)參數(shù) 樣品 1 2 3 摻雜條件 O3 O3 O3 燒結(jié)溫度 700 700 700 實(shí)驗(yàn)條件 Λem=610nm Λex=255nm Λex=488nm 樣品 5 6 7 摻雜條件 O3 O3 O3 燒結(jié)溫度 500 500 500 實(shí)驗(yàn)條件 Λem=610nm Λex=255nm Λex=488nm 樣品 81 82 83 摻雜條件 O3 O3 O3 12 燒結(jié)溫度 700 700 700 實(shí)驗(yàn)條件 Λem=610nm Λex=255nm Λex=488nm 樣品 91 92 93 摻雜條件 O3 O3 O3 燒結(jié)溫 度 700 700 700 實(shí)驗(yàn)條件 Λem=610nm Λex=255nm Λex=488nm 樣品的結(jié)構(gòu)表征 對于純的 Gd2O3樣品，我們用用 Philips PW3040/60 型 X射線粉末衍射儀進(jìn)行了表征 (Cu K? ( ?? 197。此外，帶有圓形的圓盤狀形態(tài)的單個 Gd2O3微晶也可以通過以下方式獲得：通過進(jìn)一步在溶液中老化這些組件。因此，作為多功能聚合模型用于不同的鑭系元素的摻雜上，研究統(tǒng)一組件的 Re2O3納米晶是很有潛力的。 盡管所提供的這些方法具有精細(xì)地控制組裝過程的優(yōu)點(diǎn)，但是以產(chǎn)生擴(kuò)大生產(chǎn)并避免繁瑣步驟為目的的用低的成本和簡單的技術(shù)組裝納米晶體將會帶來很多益處。在微米尺度，材料的量子效應(yīng)不明顯，光量子場不強(qiáng)，在一定程度上限制了材料的發(fā)光性能。如圖 12 所示。我們主要討論鑭系正三價離子的光譜結(jié)構(gòu)。激活劑對材料的發(fā)光性質(zhì)具有決定性的作用，它決定材料的發(fā)光顏色等其它發(fā)光性能。不僅是鑭系的原子半徑有鑭系收縮的現(xiàn)象，鑭系離子也同樣存