具有蓝绿复合特性荧光粉材料的研制与性能研究 (8)
溶胶－凝胶法的优点：由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂。与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶－凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低，选择合适的条件可以制备各种新型材料。
溶胶－凝胶法制备BAM蓝粉的过程包含在空气中长时间(>4 h)、高温(>1300℃)灼烧及在还原气氛中反复还原等步骤。前者是通过高温反应形成一定晶体，后者则使晶体中的+3价Eu还原成+2价Eu，通常采用碳粉还原或N2•H2还原气氛进行还原，因而其制备工艺也很复杂。
溶胶－凝胶法还存在某些问题：通常整个溶胶－凝胶过程所需时间较长(主要指陈化时间)，常需要几天或者几周。还有就是凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并产生收缩。为使用金属，成本高，生产周期长，而且发光性能方面并没有明显的改善。
1.9 荧光粉发光机理
稀土元素由于其特殊的电子层结构，具有许多很好的发光性质。稀土发光材料大都是利用稀土吸收了高能量的短波辐射，发射出低能量的长波辐射的斯托克斯(Stokes)效应。稀土还有另一种发光的本领，就是得用它们的能级特性，可以吸收多个低能量的长波辐射，经多光子加和后发出高能量的短波辐射，即产生反斯托克斯效应(上转换效应)，从而可使人眼看不见的红外光变成可见光。按受激发方式不同，稀土发光材料可以是由电子束激发的发光材料，如彩色电视机红色色荧光粉；也可以是紫外线激发的荧光材料，如稀土荧光灯；亦可以是X光激发和红外线激发的光转换荧光材料，如X光稀土增感材料。此外，也有场致发光的材料，如稀土卤素灯以及稀土激光材料等。
稀土荧光产生的主要原因是稀土离子具有亚稳态的一些激发态，即在紫外或高能射线的源程序发下，化合物(晶体或溶液)中的稀土离子(RE3+)被激发，从基态跃迁到激发态，然后再从激发态返回到能量较低的能态时，放出辐射能而发光。但荧光能被检出，就要求该激发态的寿命比其他激发态的长，以至在体系的温度下，热平衡在激发态辐射前就到达，大多数情况下，这些激发态与下一个低能态的能量差在整个能级中相比是最大的。各种稀土离子的有关能量和它的辐射寿命见表1-1：
表1-1 稀土离子的辐射寿命
离子 Nd3+ Pm3+ Sm3+ Eu3+ Gd3+ Tb3+ Dy3+ Ho3+ Er3+
激发态 4F3/2 5F1 4G5/2 5D0 6P7/2 5D4 4F9/2 5S2 4D3/2
能量差/cm-1 11460 12400 17900 17277 32200 20200 21100 18500 18350
寿命/ms 0.42 0.65 6.26 9.67 10.9 9.02 1.85 0.37 0.66
稀土离子跃迁能级间的能量差不同，因而发出不同颜色的荧光。Y2O3中Eu3+离子往往激发到5DJ能级，然后从5DJ跃迁到较低能级而辐射。从5D0à7F2时产生红色的荧光(610nm)，而当发生5D0à7F1跃迁时，则产生橙色荧光(590nm附近)。一些稀土离子的荧光光谱可参阅表2-2：
上一篇：阳极氧化法制备有序的氧化钛纳米管