稀土材料 | 稀土发光材料

自古以来，人类就喜欢光明而害怕黑暗，梦想能随意地控制光，现在我们已开发出很多实用的发光材料。在这些发光材料中，稀土元素起很大作用，稀土的作用远远超过其他元素。由于稀土元素具有独特的电子层结构，稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能，尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质，稀土发光材料的应用格外引人注目。

自1964年Y2O3：Eu3＋被用于制造荧光粉以来，只要谈到发光，就离不开稀土。稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，已经成为显示、照明、光电器件等领域中的支撑材料，并不断地有新的稀土荧光粉出现。

稀土元素独特的电子结构决定了它具有特殊的发光特性，稀土化合物广泛地应用于发光材料，在于它具有如下优点：

1、与一般元素相比，稀土元素4f电子层构型的特点，使其化合物具有多种荧光特性。除Sc3＋、Y3＋无4f亚层，La3＋和Lu3＋的4f亚层为全空或全满外，其余稀土元素的4f电子可在7个4f轨道之间任意分布，从而产生丰富的电子能级，可吸收或发射从紫外线、可见光到近红外区各种波长的电磁辐射，使稀土发光材料呈现丰富多变的荧光特性。

2、稀土元素由于4f电子处于内层轨道，受外层s和p轨道的有效屏蔽，很难受到外部环境的干扰，4f能级差极小，f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高。

3、荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级。长寿命激发态是其重要特性之一，一般原子或离子的激发态平均寿命为10-10～10-8s，而稀土元素电子能级中有些激发态平均寿命长达10-6～10-2s，这主要是由于4f电子能级之间的自发跃迁概率小所造成的。

4、吸收激发能量的能力强，转换效率高。

5、物理化学性质稳定，可承受大功率的电子束高能辐射和强紫外线的作用。

稀土发光材料为人类创造了一个绚丽多彩的世界，同时由于其产品的高附加值，也给生产者带来了巨大的经济效益。自20世纪60年代稀土氧化物实现高纯化以来，稀土发光领域相继出现重大技术突破，彩色电视荧光粉、手机屏幕用荧光粉、三基色灯用荧光粉、医用影像荧光粉等的开发、生产和应用得到突飞猛进的发展。

据统计，稀土发光材料中稀土的总用量不及稀土消耗总量的4％，但其产值却占稀土应用市场总销售额的41％，是稀土行业最热门的产业。