第1章　绪论

1.1　引言

最近几十年来，纳米材料的研究得到了迅猛发展。尺寸范围在1～100nm的材料通常称为纳米材料。由于在纳米尺度下电子的波动性以及原子之间的相互作用受到尺度大小的影响，使得纳米材料体现出了量子隧道效应、小尺寸效应、量子效应、表面效应等独特的效应，从而使得纳米材料在物理性能、电学性能、磁学性能、光学性能、力学性能和化学反应活性等方面表现出特殊的性质^［1～6］。Bhargava等^［7］观察到Mn²⁺掺杂ZnS纳米晶体与相应微米材料相比较，纳米晶体中的电子辐射跃迁速率提高了5个数量级。以纳米发光材料替代传统的块体发光材料有望提高显示的分辨率，且也可能显著地提高发光量子效率，甚至具有独特的发光性能，因此纳米发光材料的合成及其发光性能正成为发光学研究的热点之一

目前，用于照明和显示领域的稀土发光材料主要有稀土掺杂稀土氧化物体系（如La₂O₃：Eu³⁺、Y₂O₃：Eu³⁺）、稀土掺杂硫氧化物体系（Y₂O₂S：Eu³⁺、La₂O₂S：Tb³⁺）、稀土掺杂镁钡铝酸盐体系［BaMgAl₁₀O₁₇：（Eu²⁺，Mn²⁺）、BaMgAl₁₀O₁₇：Eu³⁺］等。而目前商用发光材料主要存在化学稳定性差、容易分解变质；发光效率较低、色纯度差；耐热性能差；耐紫外激发性能差等不足，使得在实际使用中存在诸多限制。因此寻找具有高化学稳定性、高热稳定性、高发光效率和高色纯度的新型发光材料始终都是科学工作者孜孜以求的目标。

最近十多年来，复合金属氧化物由于具有优异的热稳定性和抗氧化性等性能而成为重要的功能材料并被广泛地研究^{［20～22］}，它们在导体-绝缘体转换、磁阻挫^［23］、自旋冰^［24］、磁致电阻^［25］、超导体^［26］、铁电体^［27］、离子导体^［28］、混合导体^［29］、抗核辐射材料^［30］、发光材料^［31］、高温颜料^［32］和催化剂^［33］等领域具有潜在的应用价值。

在发光材料领域，烧绿石结构稀土复合氧化物^{［34， 35］}纳米材料具有特殊的物理化学性能，有望在平板显示器、光信传递、太阳能光电转换、X射线影像、激光、远程闪烁探测和飞点扫描仪等领域得到广泛的应用，其中，稀土掺杂烧绿石结构稀土锡酸盐（LR_xSn₂O₇， Ln=Y， La～Lu； R=Ce～Yb； x=0～2.0）纳米材料由于其具有稳定的物理化学性能、优异的光电性能、相对较低的成本等优点而成为研究的热点^［24］。由于纳米材料的特性受晶体结构、维度和表面结构等因素的影响，如能对各种因素进行有效的调控，不仅可以实现材料性能的“人工裁剪”，而且对深入系统地研究材料结构与性能的关系具有重要意义。而这些调控最根本的措施在于通过化学手段在材料的制备过程实现，因此本书主要介绍了烧绿石结构稀土锡酸盐纳米发光材料的合成、结构及光学性能。