氮(氧)化物荧光粉研究进展

氮氧化物荧光粉材料具有高发光效率、可被可见光有效激发、荧光特性可设计性强、热稳定性高和环境友好等诸多优点,因此成为白光LED用荧光体的重要候选材料.近年来,国际材料学界掀起了稀土掺杂氮氧化物荧光粉的研究热潮,并取得了一系列创新性研究成果.本文综述了各种新型氮氧化物荧光粉的制备方法,重点分析了各类稀土掺杂氮氧化物荧光粉的发光特征及其研究进展,最后探讨了氮氧化物荧光粉的研究发展方向.通过改变稀土掺杂离子周围的晶体场环境实现对荧光体发光性能的裁剪设计、激活离子在荧光体基质材料中所占据结晶位置的确定、高质量红光氮氧化物荧光体的研发等将是氮氧化物荧光体未来研究的主要方向.     

北京有色金属研究总院稀土研究所

北京有色金属研究总院稀土研究所(原稀土研究室)成立于1958年,是中国最早从事稀土工业研究和开发的单位。主要从事世界最大的稀土矿——白云鄂博和中国南方离子吸附型稀土矿的综合利用研究。研究领域包括:矿石分解、湿法冶金提取、单一稀土元素分离和提纯、金属及合金的制备和稀土新材料的研制、开发等。新材料包括:稀土荧光粉、稀土电光源材料、稀土贮氢材料、稀土电池材料、稀土永磁材料、稀土抛光粉和汽车尾气净化稀土催化剂及装置等。     

膦酰基离子液体铕配合物的合成、结构与荧光性质

合成了两种膦酰基离子液体,1-丁基-3-(3-二苯基膦酰基)丙基咪唑六氟磷酸盐（[BIMC3P(O)Ph2]PF6）(IL-1)和(3-二苯基膦酰基)-丙基三乙胺六氟磷酸盐（[TEAC3P(O)Ph2]PF6）(IL-2),通过核磁共振和红外光谱确认了它们的结构,并合成了两种离子液体的稀土铕配合物Eu(IL-1)3(NO3)3和Eu(IL-2)3(NO3)3,对其进行了热稳定性和光谱性质的表征。 热重分析表明,离子液体的热稳定性均高于其稀土配合物,相比之下,离子液体IL-1和Eu(IL-1)3(NO3)3具有更好的热稳定性。 从红外光谱中可以看出,形成配合物后,两种离子液体中的P=O吸收峰均向低波数方向移动,同时两种配合物的紫外吸收强度均大于各自游离的离子液体,说明Eu3+和离子液体中的磷酰基发生了配位。 稀土铕配合物Eu(IL-1)3(NO3)3和Eu(IL-2)3(NO3)3的荧光光谱均表现出Eu3+的特征红光,峰形尖锐,单色性好,可作为潜在的红色发光材料。     

离子液体催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯

综述了离子液体催化CO2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展。目前报道的离子液体主要包括咪唑盐、季铵盐、季鏻盐等。对比了传统离子液体与功能化离子液体对CO2环加成反应的催化活性、选择性以及催化作用机制。与传统的离子液体相比,功能化离子液体的羟基或羧基等官能团与卤素离子等Lewis碱之间存在协同效应,使得其对CO2与环氧化物的环加成反应具有更好的催化活性;将功能化离子液体固载于无机材料(SiO2,SBA-15,MCM-41等)或聚合物所得的多相催化剂不仅保持了官能团与阴离子之间的协同效应,而且载体与离子液体活性组分之间也显示出协同效应,使得该类催化剂具有很好的催化活性,稳定性好,可以多次重复使用,具有较好的工业化前景,是值得深入研发的一类催化材料。此外,离子液体对于手性环状碳酸酯的合成也具有较好的催化活性和立体选择性。     

(Y,Gd)BO_3∶Eu的真空紫外光谱特性

近年来由于等离子体平板显示 (PDP)技术的需要 ,对真空紫外 (VUV)光激发的荧光粉的研究成为发光材料领域中的一个新方向 [1～ 3] .由于技术和实验仪器等方面的原因 [4 ] ,以往人们对稀土发光材料VUV区的研究很少 ,缺乏对其光谱和能级的完整认识 .另外 ,稀土离子 Gd3+在荧光粉的能量传递中具有特殊作用 ,一些含 Gd3+的发光材料在 VUV区发光效率很高 ,例如 ,(Y,Gd) BO3∶ Eu在 VUV区的发光效率比 YBO3∶ Eu提高了 2 0 % ,比 Y2 O3∶ Eu提高了 1 .8倍 ,与其它红粉相比更具有实际应用价值 [4 ,5] .但目前对于 (Y,Gd) BO3∶ Eu的研…     

铽β-二酮配合物复合离子凝胶的合成及其发光性质的研究

离子凝胶是一种将离子液体固定在Si-O基质凝胶材料中的新型离子液体固态材料。首先通过溶胶-凝胶法合成均匀透明的离子凝胶材料,然后利用离子液体这一良好溶剂及其在凝胶材料中的可循环性,通过提取离子液体及再吸附稀土铽配合物与离子液体的溶液,实现铽配合物在离子凝胶材料中均匀稳定的掺杂。合成了两种铽β-二酮配合物复合离子凝胶材料并研究材料光致发光性能,发现复合材料中铽配合物保持了Tb(Ⅲ)的特征发射,其荧光寿命在复合材料中略变短,该复合材料方法简单,合成条件温和且环保,材料的合成为稀土配合物的应用提供了又一类新型复合材料。     

离子液体中电沉积半导体材料的研究

离子液体具有稳定性高、溶解性好和电化学宽窗口等优点,是理想的电解液。在离子液体中,可以得到在水溶液或其他有机电解液无法沉积的半导体材料,并且离子液体电沉积方法简便灵活,可以控制半导体材料的形貌和尺寸,在制备纳米半导体的领域中具有非常重要的现实意义。本文介绍了离子液体的性能特点,并综述了几种离子液体中电沉积半导体材料。其中包括单质半导体薄膜材料(S、iGe、Te、灰Se等),以及在光电子领域具有广阔应用前景的各种直接带隙的半导体化合物(GaAs、InSb、ZnTe等)。最后,提出离子液体电沉积方法与模板法相结合,制备Si、Ge纳米线,并可以辅助胶体晶体模板法制备光子晶体,为获得完全带隙的光子晶体材料提供了新的技术路线。     

离子液体萃淋树脂及其在稀土分离和纯化中的应用

总结了作者及其团队近10年来在离子液体萃淋树脂的制备方法及其在稀土分离中的应用研究进展。离子液体萃淋树脂是一种新型的高效固体分离材料,其制备方法有物理负载法、化学负载法、溶解凝胶法和膜负载法等,所用载体一般为高比表面多孔的高分子树脂、SiO_2等。离子液体萃淋树脂具有离子液体的可设计性,可根据不同的结构需求设计合成出不同性能的离子液体萃淋树脂,同时可以减少萃取剂的流失,适用于高效和高选择性的分离和纯化稀土离子,是溶剂萃取法萃取分离稀土的有效补充和完善。     

固态照明用稀土荧光粉和无机量子点:机遇与挑战

白光发光二极管(w-LED)固态照明器件具有使用寿命长、环保节能、体积小及安全性高等优点,经过10多年的发展已基本取代传统白炽灯、荧光灯而成为新一代照明光源。 荧光转换材料作为w-LED中的核心材料,直接影响着器件的性能指标。 因此,开发高性能荧光转换材料对进一步提升w-LED器件性能至关重要。 本文围绕稀土荧光粉和无机量子点这两类固态照明用无机发光材料进行介绍,综述了w-LED用稀土荧光粉的结构设计、组成及发光性能调控等方面的进展,代表性地介绍了以ZnS为代表的硫族化合物、铅卤钙钛矿和碳点3类典型的光致发光量子点及其w-LED的设计与光谱调控研究工作,最后提出了稀土荧光粉和无机量子点作为固态照明用荧光转换材料所存在的机遇和挑战。     

Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的研究进展与应用

具有窄带发射的无机发光材料既可协同提升照明器件的显色指数和流明效率(如窄带红色发光材料),也可增大液晶显示器件的色域(如窄带蓝色、绿色和红色发光材料),在照明和显示用发光二极管(light-emitting diodes, LED)器件中具有重要的应用前景。其中稀土发光材料中常用的Eu~(2+)和Ce~(3+)离子具有4f-5d跃迁,但由于晶体场效应而呈现不同程度的峰展宽效应,迄今为止,人们发现的Eu~(2+)和Ce~(3+)掺杂的窄带发射发光材料基质体系十分有限,特别是Eu~(2+)掺杂的新型窄带荧光粉研究是一项重要挑战。近年来,人们首先在Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基氮化物窄带荧光粉研究中取得了重要进展,发现了一系列具有潜在应用前景的窄带氮化物红光发射材料。而最近,本课题组在Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉研究领域获得了突破,基于此,概述了Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的研究进展与应用,指出了UCr_4C_4基氮化物与硅酸盐的结构演变特征,并由此总结了几类UCr_4C_4基窄带硅酸盐化合物的结构特点和Eu~(2+)掺杂荧光粉的发光特性,进一步地对Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基窄带硅酸盐荧光粉的应用进行了介绍,指出了当前在调控其光色和提升其化学稳定性所面临的挑战和所做的一些有意义的尝试。最后对Eu~(2+)掺杂UCr_4C_4基氧化物窄带荧光粉的未来发展进行了展望。     

Tb^3＋和Dy^3＋共激活的LaOBr阴极射线发光特性

固体发光材料中,稀土离子间的光学性质和能量传递已作了大量工作。但是,在阴极射线(CR)激发下,稀土离子间相互作用和发光性质的变化,特别是有关能量传递还很少报道。LaOBr:Tb~(3 )和LaOBr:Tm~(3 )是一类高效的阴极射线发光和X射线增感屏用荧光粉,人们曾对LaOBr:Ce~(3 ),Tb~(3 )的发光性质进行了研究,本文则获得了     

近红外发光稀土配合物及杂化材料研究进展

稀土因其特殊的物理和化学性质,在信息技术、能源技术、生物技术等高科技领域及国防建设等方面都起着非常重要的作用,中国作为稀土大国,十分重视对稀土材料的研究和开发。稀土离子近红外发光(750～1700 nm)在激光和光纤通讯、医学诊断、免疫分析等热门领域的潜在应用,受到了科研人员的极大关注。稀土离子本身发光极弱,通过分子内传能有机配体可以敏化稀土离子发光,但稀土配合物常受外界干扰,其稳定性较差,若将其与凝胶、介孔材料、离子液体等无机基质复合,得到具有良好光、热稳定性和化学稳定性的有机/无机杂化材料。总结了近些年来近红外发光稀土配合物及近红外发光稀土杂化材料的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

溶剂热合成纳米球状La2O2S:Eu3+荧光粉

Eu3+离子激活的硫氧化物荧光粉是目前国内外广泛使用的CRT红色发光材料[1]. 它具有色纯度高、色彩不失真、亮度-电流饱和度特性好和稳定性高等特性, 已成为CRT不可替代的红色荧光粉. 此外, 掺杂或不掺杂Eu3+的硫氧化镧是还原SO2有害气体为S单质的优良催化剂[2,3]. 近年来兴起的纳米材料是有可能在本世纪得到广泛应用的材料; 掺杂稀土离子的硫氧化物有望应用于各种显示技术及催化剂中. 最近, 吴长峰等[4]在Y2O3∶Eu3+纳米管中观察到发射峰展宽等特性. 因而, 研究Eu3+离子激活的硫氧化镧纳米荧光粉是很有意义的.     

(Y,Gd)BO3:Eu的真空紫外光谱特性

近年来由于等离子体平板显示(PDP)技术的需要,对真空紫外(VUV)光激发的荧光粉的研究成为发光材料领域中的一个新方向[1～3]. 由于技术和实验仪器等方面的原因[4], 以往人们对稀土发光材料VUV区的研究很少, 缺乏对其光谱和能级的完整认识. 另外, 稀土离子Gd3+在荧光粉的能量传递中具有特殊作用, 一些含Gd3+的发光材料在VUV区发光效率很高, 例如, (Y,Gd)BO3:Eu在VUV区的发光效率比YBO3:Eu提高了20%, 比Y2O3:Eu提高了1.8倍, 与其它红粉相比更具有实际应用价值[4,5]. 但目前对于(Y,Gd)BO3:Eu的研究主要集中在紫外可见区[6], 因此, 深入研究(Y,Gd)BO3:Eu的真空紫外光谱特性, 对于发展PDP技术具有重要意义.     

润滑材料摩擦化学*

外界机械能能够引发的化学反应称为摩擦化学反应。当两个接触的表面进行相对运动时,在界面发生物理和化学变化或反应。润滑材料在服役过程中发生的摩擦化学反应对于其性能的具有正面或负面的影响。通过了解摩擦化学反应机理和反应产物结构及组成,对于理解润滑材料失效机制、性能调控原理具有指导意义。本文针对润滑材料的主要类型：润滑添加剂、纳米添加剂、离子液体、稀土、陶瓷、类金刚石薄膜、有机薄膜、聚合物,综述了近几十年来在相关润滑材料方面开展和取得的摩擦化学研究结果。     

功能化聚离子液体的设计合成及应用研究

聚离子液体(Poly(ionic liquid)s)是指由离子液体单体聚合生成的,在重复单元上具有阴、阳离子基团的一类离子聚合物。功能化聚离子液体是由功能化离子液体发展而来,兼具离子液体和高分子聚合物的性质。该类研究着眼于结构可控性质,设计合成具有特殊性能的、稳定的、功能化材料。近年来已经在高分子化学、电化学、材料科学及能源科学等领域得到初步应用。本论文综述聚离子液体在固态电解质和聚电解质膜、智能响应性功能材料,以及聚离子液体基碳材料、聚离子液体/碳纳米杂化材料、催化等相关领域的研究与应用。     

镨和镱掺杂Ba2 SiO4:Eu2+荧光材料的合成与发光性能

采用高温固相反应法分别合成了变价稀土镨和镱离子掺杂的绿色荧光粉[Ba(2-n-1.5x)REx]SiO4:nEu2+ (n=0.03, RE=Pr, Yb;x=0, 0.02,0.05,0.10).结果表明: 所有合成荧光粉的激发峰均为250～400 nm的宽峰, 与近紫外LED的发射光波长相匹配.发射峰位于450～550 nm之间, 是Eu2+的5d-4f跃迁的典型发射.Pr3+和Yb3+的掺入并未改变Ba2SiO4:Eu2+的相组成, 但对荧光强度的影响大, 且与掺杂元素、掺杂量和煅烧温度相关.当掺杂Pr3+和Yb3+的量为x=0.02时, 经1150 ℃煅烧所得荧光粉的发光强度分别是未掺杂时的595%和168%.证明三价稀土离子掺杂可以导致基质中的电荷缺陷而敏化Eu2+离子的发光, 而变价稀土离子的掺杂可以大大提高电荷缺陷, 导致荧光强度的进一步提高.     

NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)红色荧光粉制备及发光性能的研究

实验通过传统的高温固相合成法合成了一系列的NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)红色荧光粉。NaSr_(3.98)B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉具有立方相晶体结构,空间群为Ia-3d,其结构内拥有两个不同配位的发光中心分别为八配位和六配位。NaSr_(3.98)B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉的激发光谱可以与近紫外LED芯片很好地符合,由于Eu~(2+)离子的4f65d1→4f7能级跃迁,使得NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉表现出发光中心位于610 nm附近的红色宽带发射,半高宽约为110 nm。NaSr_(3.99)B_3O_(8.1)N_(0.6):0.02Eu~(2+)荧光粉的最佳掺N浓度为x=0.8,其寿命在两个不同的发光中心的平均衰减时间分别为603和510 ns。在y=0.02时,NaSr_(4-y)B_3O_(8.1)N_(0.6):yEu~(2+)荧光粉的发射光谱发生了浓度猝灭现象,计算得到其激活剂离子间的临界距离为2.712 nm,导致浓度猝灭的激活剂离子之间的相互作用的方式为偶极子-偶极子。以上结果表明,NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉有望成为白光LED的光色转换材料。     

微波辅助合成有机膦功能化离子液体及对稀土离子的萃取

用微波辐射法,合成了5个含有机膦氧基团的离子液体：1-丙基-3-(3-二苯基氧膦基)丙基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([PImC3P(O)Ph2][Tf2N])、1-己基-3-(3-二苯基氧膦基)丙基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([HImC3P(O)Ph2][Tf2N])、1-丙基-3-(3-苯基乙氧基氧膦基)丙基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([PImC3P(O)Ph(OEt)][Tf2N])、1-己基-3-(3-苯基乙氧基氧膦基)丙基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([HImC3P(O)Ph(OEt)][Tf2N])和(3-苯基乙氧基氧膦基)丙基三乙胺双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([TENC3P(O)Ph(OEt)][Tf2N])。 用31P NMR、1H NMR、13C NMR、MS及FT-IR对产物结构进行了表征。 研究了这类离子液体对稀土Nd(III)的萃取性能。 结果表明,这类功能化离子液体可作为单一组分萃取稀土而无需加入有机稀释剂,离子液体结构对萃取效率影响很大,相同条件下季铵盐型结构的离子液体[TENC3P(O)Ph(OEt)][Tf2N]对稀土Nd(Ⅲ)的萃取效率最高。 稀土溶液pH值对萃取效率影响显著,近中性条件下(pH=6.63),对稀土Nd(Ⅲ)的萃取率最高。 用pH=1.00的盐酸溶液可以较好的从离子液体相反萃Nd(Ⅲ),反萃率可达94%。     

双齿有机磷功能化离子液体的合成及萃取钕性能研究

设计合成了双齿有机膦功能化离子液体(PFIL):1,3-双-[3-(二苯基膦酰基)丙基]咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([BPh2P(O)C3Im][NTf2]),其结构经FT-IR,31P NMR,1H NMR,13C NMR和HRMS确认。研究了双齿离子液体和单齿离子液体1-丙基-3-(3-二苯基膦酰基)丙基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([C3Ph2P(O)C3Im][NTf2])对钕的萃取行为。考察了萃取时间、初始水相p H值、离子液体浓度、盐析效应等因素对萃取过程的影响。结果表明:萃取过程很快达到平衡;在弱酸性下萃取效果最好;萃取效率随着离子液体的浓度增大而增大;双齿功能化离子液体的萃取效率明显优于单齿离子液体;PFIL离子液体萃取稀土可能是中性络合机制。