稀土掺杂纳米磷酸镧发光材料的研究进展

王 莹，万雪飞，于 淼，刘晓昕，段雨秀，刘丽艳*，王晓丹

(1 沈阳师范大学 化学化工学院，辽宁 沈阳 110034 ；2.朝阳市第一中学，辽宁 朝阳，122000)

稀土掺杂纳米磷酸镧发光材料的研究进展

王 莹1，万雪飞1，于 淼1，刘晓昕1，段雨秀1，刘丽艳1*，王晓丹2

(1 沈阳师范大学 化学化工学院，辽宁 沈阳 110034 ；2.朝阳市第一中学，辽宁 朝阳，122000)

磷酸镧具有热稳定性高、折光率大、声子能量低、化学性质稳定等特点，是一类优良的发光基质材料。稀土掺杂磷酸镧是发光效率最高的发光材料之一，并且其热稳定性和真空紫外辐照维持率优于其他发光材料，在高密度激发和高能量量子激发发光材料研究中具有广泛的应用，引起人们的特别关注。合成方法对于无机材料的颗粒尺寸和微观形貌影响巨大，同时对于材料的物理化学性质也有着重要的影响。本文综述了合成方法与稀土离子掺杂情况对于磷酸镧发光性能的影响，并对这种发光材料未来发展进行展望。

磷酸镧，纳米材料，离子掺杂，发光材料，应用

稀土正磷酸盐具有热稳定性高、熔点高、水溶性低、折射率大、声子能量低、化学性质稳定、吸收能力强等优点，在固体发光、现代显示器件、细胞内标记、耐热陶瓷材料等领域具有非常广阔的应用前景。代表性化合物磷酸镧是一种性能优良的发光基质材料，稀土掺杂磷酸镧也是发光效率最高的发光材料之一，其热稳定性和真空紫外辐照维持率优于其他发光材料，在高密度激发和高能量量子激发发光材料研究中具有特殊地位。本文综述了稀土掺杂磷酸镧常见的合成方法以及合成方法对于磷酸镧物相结构和发光性能的影响，并对这种发光材料的未来发展趋势进行了展望。

1 合成方法

1.1 水热法

水热法是一种常规的无机化合物合成方法，此方法所得产物发光度高、分散性好。朴栋海等人[1]在无模板剂条件下，在180℃下利用水热法合成了LaPO4:Eu3+纳米棒，随后在140℃下获得LaPO4:Eu3+-Fe3O4复合材料，并对样品的物象、形貌、磁性和发光性质进行了研究。汪凯等人[2]利用水热法在时间相同水热温度不同的条件下得到LaPO4纳米棒，并对不同晶相产物下的光催化活性进行了比较。结果表明单斜相的LaPO4光催化活性较高。

1.2 高温固相法

与其他方法相比高温固相法是一种较为传统的合成技术，具有制备粉体颗粒无团聚、成本低、产量大、制备工艺简单的特点。魏宇峰[3]通过高温固相法得到Ce3+，Tb3+共掺杂的LaPO4荧光粉，并且研究了煅烧温度、离子掺杂浓度对发光性能的影响。夏瑶[4]通过高温固相法合成了一系列具有单一晶相的LaPO4:Eu3+、Tb3+、Bi3+荧光粉。

1.3 共沉淀法

共沉淀法是目前研究最多的制备方法，通过在前驱物溶液中加入沉淀剂使之沉淀，随后通过过滤、洗涤、烘干、研磨等步骤获得目标产物。王静等人[5]通过共沉淀法得到了Gd3+，Tb3+共掺杂的LaPO4荧光粉，并发现这种荧光粉可发射绿光，其发光性能与掺杂离子浓度有关。

1.4 溶剂热法

溶剂热法是指将原料溶于有机溶剂中，调节其pH值，搅拌混合均匀之后在一定的温度和压强下反应可得到产品。王猛[6]利用溶剂热法合成了单斜晶相的LaPO4:Ce,Tb纳米棒。张艺[7]利用溶剂热法制得了LaPO4:Eu3+纳米晶体，该产品可发射橙红光。

1.5 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法中混合好的原料通过加热搅拌、调节pH再加入磷酸形成溶胶，对溶胶干燥后获得的凝胶煅烧，即可得到产物。Gao等[8]通过简单的溶胶-凝胶法成功合成了均匀棒状的单斜LaPO4纳米结构，并发现煅烧温度和Eu掺杂量对LaPO4纳米结构发光性能具有影响。李剑生等人[9]通过溶胶-凝胶法制得了独居石相的Gd3+单掺杂的LaPO4粉体，并发现离子掺杂浓度对产物相结构等具有影响。

2 离子掺杂

2.1 单掺杂

单个稀土离子可掺杂进入基质晶格，作为发光中心。Zhang等人[10]合成了LaPO4:Eu3+荧光体，通过控制pH可获得单斜相和六方相产品。朱俊韶[11]通过水热合成法制备出了LaPO4:Eu3+粉并发现酸性条件下制备的粉体荧光性能较高。李珍[12]制备了Sm3+掺杂的LaPO4纳米纤维，并发现这种纤维发射明亮的橙光。聂金林[13]对合成的LaPO4:Dy3+粉体进行物象分析，结果表明镝成功掺杂进入了LaPO4。

2.2 共掺杂

一般认为，两种离子共同掺杂进入基质内部，如果两种之间存在能量传递，则可以提高发光性能。例如杨红艳等人[14]通过水热法合成了Ce3+,Tb3+离子共掺的LaPO4纳米晶粒具有较强的发光强度。宋雪霞等人[15]采用溶剂法在微反应器中制得了Ce3+,Tb3+共掺杂LaPO4纳米粒子，受激可发射绿色荧光，作者等人据此对其发光性能进行了详细研究。

2.3 三掺杂

目前，人们大多将研究的重点放在以LaPO4为基质的稀土单掺和共掺杂的纳米发光材料，但是也有报道认为稀土离子三掺杂的LaPO4荧光粉由于其离子间存在能量传递，使其发光性能具有可调性。如Yang等人[16]通过简单的溶剂热方法成功的制备出了单分散稀土离子(Eu3+，Ce3+，Tb3+)掺杂的椭圆形貌LaPO4纳米粒子，并对样品进行了结构与发光性能表征。

3 结论

由于稀土掺杂LaPO4纳米发光材料化学性质稳定和量子效率高，其未来的发展前景非常广阔。目前，稀土掺杂磷酸镧纳米发光材料的制备方法还存在易引入杂质、产物易团聚等缺点。因此还需对稀土掺杂磷酸镧纳米发光材料的制备方法做进一步研究，以提高稀土离子掺杂的物质的发光效率。稀土离子的掺杂使得LaPO4基质具有特征性发光，可根据实际需要通过共掺杂的方式来调节发光特性，但对稀土离子三掺杂LaPO4发光材料的研究较少，未来这方面研究有待加强。

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ResearchProgressofRareEarthDopedLanthanumPhosphateLuminescentNanomaterials

WangYing1,WanXuefei1,YuMiao1,LiuXiaoxin1,DuanYuxiu1,LiuLiyan1*,WangXiaodan2

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Shenyang, Liaoning 110034, China 2.Chaoyang No.1 Middle School, Chaoyang, Liaoning 122000,China)

Lanthanum phosphate is characteristic for high thermal stability, high refractive index, low phonon energy and high chemical stability. It is also one kind of excellent luminescent matrix material. Rare earth doped lanthanum phosphate is one of the most effective luminescent materials, and its thermal stability and vacuum ultraviolet radiation maintenance rate is much better than other luminescent materials. Due to its broad application, it gains much attention especially in the field of high-density excitation and high-energy quantum luminescent materials. Usually, synthesis method has great influence on the particle size and microstructure as well as physical and chemical properties of inorganic materials. In this paper, the influence of synthesis method and rare earth ion doping on the luminescent properties of lanthanum phosphate is reviewed. The possible development future of this luminescent material is also prospected.

lanthanum phosphate, nanomaterials, ionic doping, luminescent materials, application

2017-09-21

辽宁省自然科学基金项目(201602674)、沈阳师范大学重大孵化项目(ZD201405)，沈阳师范大学大学生创新创业项目(201610166200031)资助

王 莹(1994—)，女，沈阳师范大学化学专业学生。

TB34

A

1008-021X(2017)22-0058-02

(本文文献格式：王莹，万雪飞，于淼，等.稀土掺杂纳米磷酸镧发光材料的研究进展[J].山东化工，2017，46(22)：58-59.)