稀土发光材料及其应用

1、精选优质文档-倾情为你奉上稀土发光材料及其应用1、概 述 稀土离子的发光特性，主要取决于稀土离子4f壳层电子的性质。随着稀土离子4f壳层电子数量的变化，表现出不同的跃迁形式和极其丰富的能级跃迁。研究表明，稀土离子的4fN电子组态中，有1639个能级，能级之间的可跃迁数目高达个，可观察到的谱线达30000多条，如果再涉及到4f5d的能级跃迁，则数目更多。因而，稀土离子可以吸收或发射从紫外到红外区的各种波长的光，形成多种多样的发光材料。 由于稀土离子特有的发光特性，为其作为高效发光材料奠定了基础，并在发光学和发光材料的发展过程中起着里程碑的作用。如1964年Y2O3Eu和Y2O3SEu等彩电红粉的

2、出现，使彩电的亮度提高到一个新的水平；20世纪70年代出现的红外变可见上转换发光材料，从理论上提出反Stokes效应；1974年报道的稀土三基色荧光粉为新一代荧光灯奠定了基础。近30年来，稀土发光材料正在逐渐取代非稀土发光材料，已经在光致发光、电致发光、阴极射线发光和X射线发光材料方面获得重要而广泛的应用，稀土发光材料的研究也成为发光材料的研究重点和前沿，国内外的竞争非常激烈。 2、国内本行业的发展现状及未来发展趋势 （1）阴极射线发光材料 主要应用于电视机、计算机、示波器、雷达等各种荧光屏和显示器，其中在彩色阴极射线管（CRT）的发展最快，在彩色电视的发展过程中，稀土荧光粉起到了里程碑的作用

3、。在20世纪60年代中期，成功地合成了YVO4Eu、Y2O3Eu和Y2O3SEu等稀土红色荧光粉，突破了红粉亮度上不去的障碍，使彩电的亮度提高到一个新的水平。目前，国内普通彩电中使用的蓝粉和绿粉仍然是硫化锌系列荧光粉，但由于硫化锌型绿粉的光衰比蓝粉和红粉的大，需要增加电视机的色彩调节，因此需要开发新的绿色荧光粉。近几年随着国外新型稀土蓝色荧光粉和绿色荧光粉的开发成功，正在取代传统的荧光粉，使高清晰度大屏幕彩电开始大批量投放市场，进入平常百姓家庭。 对于彩色电视飞点扫描管、束电子引示管、扫描电子显微镜探测镜等所需的超短余辉荧光粉（s），目前都是Ce3+激活的，其寿命非常短，一般在30100ns。

4、 (2)电致发光材料 固体平板显示技术是显示技术领域的主要发展趋势之一，液晶显示、电致发光显示、等离子体显示是三种主要的平板显示技术。电致发光平板化微机终端显示器用于便携式微机，已经在美国、日本、芬兰有商品生产，预计在今后将迅速发展，与阴极射线发光分庭抗争。目前已商品生产的电致发光材料是ZnSMn。为实现彩色电致发光平板显示，国内外许多实验室正在大力研究掺杂稀土的薄膜材料。 （3）X射线发光材料 以稀土荧光粉为主的新的X射线增感屏作为X射线发光材料已日益受到人们的重视，并得到不断的发展，近年来新发现的几种荧光粉，不仅具有与CaWO4同样的照明效果，而且在X射线激发下效率相当高。由此可以使患者所

5、受的X射线辐射减少75%，同时使图象质量改善，延长X射线管的寿命。如对蓝色敏感的LaOBrTb，BaFClEu；对绿色敏感的Gd2O2STb。20世纪80年代开发的LnTaO4荧光粉和Gd2O2S陶瓷闪烁体引起人们的重视，稀土钽酸盐晶体存在3种不同的结构，呈现出优异的发光特性，其对X射线的吸收和增感速度、荧光强度和分辨率等特性都超过了CaWO4；Gd2O2S陶瓷闪烁体是余辉短、灵敏度高的闪烁体，正在成为X射线计算机断层扫描仪中所必需的固体探测器，其灵敏度是采用CaWO4的2倍。另外，X射线影像存储材料也称为光激励材料（PSL）已经被应用于计算机化的X射线医用诊断照像系统，以代替传统的感光胶片。

6、所用的荧光粉主要为BaFXEu3+（X=Cl，Br，I）和LaOBrBi，Pr，Tb等。 （4）光致发光材料 光致发光材料主要有3大类，即：灯用发光材料、长余辉发光材料和多光子发光材料。其中灯用稀土发光材料（三基色荧光粉）的产量占据首位，是目前最重要的稀土发光材料之一，是继Y2O3Eu在彩电显象管应用之后，稀土发光材料中具有里程碑意义的应用。近年来，随着新型稀土长余辉荧光粉的研究开发，其应用也得到了很好的发展，应用领域不断扩大。 （5）稀土发光材料的应用 我国稀土节能灯的科研、生产和应用由小到大、从弱到强、从单一产品到多样化，现已初具规模，并在江苏、浙江和上海一带形成了产业发展的群体。稀土节能

7、荧光灯管产量已经由1985年的年产100万支发展到1999年1.5亿支；灯用稀土荧光粉的需求量由1.2吨增加到300吨。2001年，我国灯用稀土三基色荧光粉的产量达800吨左右。 此外，用于CRT管彩电的荧光粉以及计算机彩色显示器的荧光粉、平板显示用等离子体发光荧光粉等等均与稀土密切相关，目前国内已形成批量生产的能力，彩电粉生产能力已达到800吨/年，产品质量达到国际先进水平，产品不仅供应国内市场，同时还出口到欧洲和东南亚市场。 3、研究重点及项目 研究重点： 彩电用稀土绿色和蓝色荧光粉、多基色灯用稀土荧光粉、等离子显示用荧光粉、白光LED用荧光粉、稀土长时发光粉、高光效金卤灯用稀土卤化物发光

8、材料等的研究与开发。 项目： 建设灯用稀土三基色荧光粉生产线项目 建设稀土长时发光粉及其应用产品生产线项目 建设等离子显示用荧光粉示范生产线项目 建设白光LED用荧光粉生产线项目 建设高光效金卤灯用稀土卤化物发光材料生产线项目 4、国内主要科研单位和生产厂家 主要科研单位 北京有色金属研究总院 中科院长春应用化学研究所 中科院长春物理研究所 上海跃龙有色金属有限公司 北京大学 复旦大学 包头稀土研究院 主要生产厂家： 陕西咸阳彩虹集团荧光粉厂 北京精细化学有限公司荧光粉厂 上海跃龙新材料股份有限公司 广州珠江冶炼厂 有研稀土新材料股份有限公司 杭州大明电光源材料有限公司 浙江阳光集团股份有限公司 大连路明科技集团有限公司 5、国内从事该领域研究的专家 苏 锵 院士 中科院长春应化所（中山大学）（基础研究） 刘行仁 研究员 中科院长春物理研究所 （基础研究） 洪广言 研究员 中科院长春应用化学研究所 （基础研究） 林建华 教授 北京大学