李建華 姚永強(qiáng)

（內(nèi)蒙古呼倫貝爾市環(huán)境科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

1 稀土發(fā)光材料--發(fā)光性能

稀土固體發(fā)光材料受到受到電子轟擊、X 射線、紫外線等激發(fā)方式的作用時(shí)，產(chǎn)生輻射的一種物理過(guò)程，就是稀土發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理。

稀土獨(dú)特的發(fā)光特性是由其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)所決定的。其特性主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

1.1 化學(xué)穩(wěn)定性好，耐燒傷、而且其物理性質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，并且它又可承受較大功率的電子束、較強(qiáng)的紫外光和高能輻射的作用。

1.2 基于稀土化合物的4f電子在f-f組態(tài)之或f-d組態(tài)之間的躍遷造成的稀土化合物的發(fā)光。激活的發(fā)光體轉(zhuǎn)化效率更高，更容易實(shí)現(xiàn)摻雜和敏化，譜線豐富。

1.3 濃度淬滅小，溫度淬滅小。

1.4 在被激發(fā)的稀土離子中，處于激發(fā)態(tài)的電子壽命比普通原子激發(fā)態(tài)壽命長(zhǎng)的多，其熒光壽命跨越了ns-mb6個(gè)數(shù)量級(jí)。

2 稀土發(fā)光材料--分類(lèi)

稀土發(fā)光材料種類(lèi)眾多，按稀土的用途，可應(yīng)用范圍，激發(fā)方式等分類(lèi)，可分為以下： 2.1稀土的作用：稀土離子作為激活劑，稀土化合物或稀土與過(guò)度元素共同構(gòu)成的化合物為基質(zhì)材料；

2.2 應(yīng)用范圍：照明材料，顯示材料，檢測(cè)材料；

2.3 激發(fā)方式：光（電）致發(fā)光材料，陰極射線發(fā)光材料，高能量光子激發(fā)發(fā)光材料，光激勵(lì)發(fā)光材料，熱釋發(fā)光材料。

3 常見(jiàn)的稀土發(fā)光材料

常見(jiàn)的稀土發(fā)光材料有：光致發(fā)光材料，真空紫外稀土發(fā)光材料，稀土X射線發(fā)光材料，稀土閃爍體和上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，燈用發(fā)光材料，稀土長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，納米稀土發(fā)光材料。

4 稀土發(fā)光材料的合成方法

常用的稀土發(fā)光材料合成方法主要有以下幾種：高溫固相合成方法；溶膠-凝膠法；微波熱合成法；燃燒法；共沉淀法；噴霧干燥法；高分子凝膠包膜法。

5 稀土發(fā)光材料--優(yōu)點(diǎn)

稀土發(fā)光材料表現(xiàn)出如下優(yōu)點(diǎn)：色彩鮮艷，色純度高，發(fā)光譜帶窄；光吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換效率高，可以制備出各種不同特征的發(fā)光體；發(fā)射波長(zhǎng)分布區(qū)域?qū)?；被激發(fā)的稀土離子中，處于激發(fā)態(tài)的電子壽命比普通原子激發(fā)態(tài)壽命長(zhǎng)的多，其熒光壽命跨越了ns-mb6個(gè)數(shù)量級(jí)；化學(xué)穩(wěn)定性好，耐燒傷、而且其物理性質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，并且它又可承受較大功率的電子束、較強(qiáng)的紫外光和高能輻射的作用。由于稀土發(fā)光材料有著這些優(yōu)異獨(dú)特的性能，使其逐漸成為追尋探索高新技術(shù)材料的主要研究對(duì)象。

截止到目前，稀土發(fā)光材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)、紡織品、照明材料和顯示材料等領(lǐng)域中，正在向其他新興技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)展。

6 稀土發(fā)光材料--應(yīng)用

6.1 食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用

稀土發(fā)光材料現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)，包括食品中為違禁添加劑的檢驗(yàn)、重金屬的檢驗(yàn)、毒素的檢驗(yàn)、農(nóng)獸藥殘留的檢驗(yàn)等。Eu3+是應(yīng)用于食品安全檢測(cè)最廣泛的稀土離子，因?yàn)槠渑c氧有著較強(qiáng)的配位能力，因?yàn)橐噪x子鍵結(jié)合的化合物有著很高的穩(wěn)定性。稀土發(fā)光材料應(yīng)用于免疫層析試紙技術(shù)，具有快速、方便、可現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，用肉眼便可直接觀察結(jié)果，能做到半定量檢測(cè)和定性檢測(cè)[3]。稀土發(fā)光材料在檢測(cè)中與儀器結(jié)合，在熒光分析法和時(shí)間分辨熒光分析技術(shù)中得到了較多的應(yīng)用，并且這兩種方法在監(jiān)測(cè)食品殘留物時(shí)，能夠做到靈敏度高，準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)，并同時(shí)可做到定量檢測(cè)。

6.2 紡織品中的應(yīng)用

稀土發(fā)光紡織品作為一種新型的功能性紡織品，近年來(lái)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用越來(lái)越廣。其主要是有稀土發(fā)光纖維織造類(lèi)和稀土發(fā)光涂層類(lèi)兩大類(lèi)組成。稀土發(fā)光紡織品主要是由發(fā)光材料制成，由于其在吸收了幾分鐘可見(jiàn)光后，在黑暗的環(huán)境中可以發(fā)出明亮的光芒。由于其制成的紡織品有著這樣的特性，現(xiàn)在已經(jīng)在交通指示牌，特殊的功能指示服裝，休閑娛樂(lè)，道路指示等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。

6.3 照明領(lǐng)域的應(yīng)用

稀土發(fā)光材料的一大應(yīng)用便是電光源。作為現(xiàn)在常見(jiàn)的照明光源，白熾燈，熒光燈等都使用到了稀土元素，并且使用到的稀土發(fā)光材料主要是Dy、Er、Tm、Ho的鹵化物。

以稀土發(fā)光材料為支撐的節(jié)能照明擁有無(wú)限廣闊的發(fā)展前景。由于石油、煤炭等傳統(tǒng)能源日益緊張，使風(fēng)能、太陽(yáng)能、再生資源等新型能源產(chǎn)業(yè)在世界發(fā)達(dá)地區(qū)迅速崛起。節(jié)凈的能源與稀土節(jié)能照明相結(jié)合將成為人類(lèi)在照明的主旋律。

7 存在的問(wèn)題與展望

我們也應(yīng)該清醒的看到，我國(guó)稀土資源的進(jìn)出口差異：出口原料粗產(chǎn)品，卻進(jìn)口產(chǎn)品精制品。

中國(guó)在稀土功能材料的開(kāi)發(fā)，在應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域，仍然與世界水平有著較大的差距，需要我們更加的努力，在中國(guó)開(kāi)展稀土精細(xì)加工和稀土功能材料的研究，使稀土材料和其他領(lǐng)域高技術(shù)有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)新和孕育出一些有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)。如今我們已有良好的科研和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，以及原材料保證，在國(guó)家的大力支持下，總結(jié)成績(jī)，抓住歷史機(jī)遇，稀土發(fā)光材料的發(fā)展無(wú)論從深度還是廣度，都將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期，它將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

[1]吳虹.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng).轉(zhuǎn)型發(fā)展-高效節(jié)能新光源和稀土發(fā)光材料的發(fā)展和機(jī)與挑戰(zhàn).2013(01)

[2]余媛.稀土發(fā)光紡織品的種類(lèi)及應(yīng)用現(xiàn)狀.2013,152,(30):21-26.

[3]宋春美.稀土發(fā)光材料及其在食品安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].2013,(28):11-12.