稀土发光材料的应用

稀土元素发光材料的优点是吸收能力强,转换率高,可发射从紫外到红外的光谱,在可见光区域,有很强的发射能力,且物理化学性质稳定.目前稀土发光材料的应用非常广泛.主要用在彩电显象管、计算机显示器、节能灯、防伪、拍摄电影以及转光农膜等上.
目前彩色显象管[2]中的红粉普遍使用的是铕激活的硫氧化钇Y2O2S:Eu磷光体,粒度6-8μm.而计算机显示器中的红粉也采用此磷光体,不过Eu的含量要高一些.绿色荧光粉为铽激活的钇铝石榴石

(Y3Al5O12:Tb)和钇铝钆石榴石(Y3(Al,Ga)5O12:
Tb),而计算机显示器中的绿粉为Tb3+离子激活的稀土硫氧化物Y2O2S:Tb,Dy及Gd2O2S:Tb,Dy高效绿色荧光体.蓝粉目前还没有用到稀土元素.
随着能源危机的出现,节能已成为需要迫切解决的问题.普通的白炽灯虽然仍在我国占有绝对的数量优势,但是随着稀土节能灯的出现,白炽灯将会逐渐被取代.目前许多商店、宾馆里已经出现了不少节能灯[3]
,那明亮的灯光是由掺三价铕的发红光的荧光粉、掺二价铕的发蓝光的荧光粉以及掺三价铈和铽的发绿光的荧光粉发出的.由红、绿、蓝三种基色混合就可以发出白光或调成各颜色的光.一只11瓦的三基色节能灯相当于一只60瓦的白炽灯,其节能效果明显.夜间把马路照的通明的街道两旁电灯杆上高悬着的高压汞灯,也是由涂在灯壳上的掺铕的钒酸钇或掺镝的钒磷酸钇荧光粉发出的亮光.
过去,拍摄电影采用水银灯,但自从20世纪70年代以来,拍摄电影逐渐改为用亮度很高、光色很好的镝或钬灯[3]作为新型电光源.它是利用碘化镝或碘化钬的蒸汽制成的气体放电灯.由于金属钬和镝具有很密的线状光谱,在高压放电时,发射跟太阳光谱很接近的连续光谱,因此光色很好,显色指数高,特别适合拍摄彩色电影.
稀土有机络合物如钐(Sm)、铕(Eu)、铽(Tb)的有机配合物在紫外线照射下,发光高度高,单色性好,光热稳定,不易老化,且易于分散到各种溶剂和有机材料中.因此可以制成稀士紫外荧光防伪油墨.田君[4]等研制出的含铕的有机络合物邻菲口罗啉乙酰丙酮合铕及邻菲口罗啉三氟乙酰丙酮合钇铕,掺这种有机荧光光粉的油墨在紫外线的照射下,能发出红色的亮光,可以制造香烟包装盒等的防伪标志和商标等.稀土有机络合物荧光防伪技术可与激光防伪技术联用,进行综合防伪,已广泛用于证件、票据、商标、香烟、药品,食品、食盐等的包装防伪.
太阳光中的紫外线对植物的生长不利,可以将稀土发光材料掺入农膜,利用稀土元素的再发射,使太阳光中的紫外线转化为有利农作物生长的可见光.主要是400～480nm的蓝光和600～680nm的红光.这样不仅能提高光能利用率,而且有益于植物进物光合作用,达到增产的目的.国内这种转光农膜[5-6]中掺入的稀土发光材料主要有Eu(Ⅲ)-TTA-TOPO和铕、钆、铽等几种稀土离子与芳香族有机羧酸的配合物等.
稀土元素发光材料还有许多其它的用途.譬如变色眼镜[7]中就是掺入了铈元素,它在紫外线的照射下使玻璃中的Mn2+转化为Mn3+,使玻璃变暗,其逆过程使玻璃恢复光亮.稀土离子的发光材料还可用于仪表显示[8]上.例如将147Pr与荧光物质(如发黄绿色荧光的铽化合物)混合制成发光粉涂在钟表盘上,便可在漆黑的夜晚看清表盘上的读数.在电影院里,一束亮光带着生动的画面照到屏幕上,那束亮就是由掺入稀土氟化物的碳捧通电后产生的孤光[3]