0、前言

为了获得性高效发光的光转换功能的功能性磁性材料，人们尝试了多种方法。六方相NaReF4（Re=rare earth）被认为是最好的发光基质材料之一。稀土元素中Gd3 由于其特殊的4f电子能级赋予其磁性功能和光转换性能。本论文将通过高温溶剂热法制备出尺寸可控的NaGdF4基磁性光转换纳米材料。在前期成熟的合成工艺条件下，重点解决发光强度和磁性能的影响因素。通过在NaGdF4基体中掺杂发光离子Yb3 ，Tm3 ，Er3 ， Eu3 等稀土离子得到不同光谱发光的光转换纳米材料，并研究Gd3 含量对材料磁性的影响。

1、稀土发光材料

稀土元素是指镧系元素加上同属周期表中IIIB族的钪和钇共17种元素，镧系元素包括元素周期表中原子序数从57-71号的15种元素，它们是镧(La)、铈(ce)、错(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。由于决定它们化学性质的外层电子构型基本相同，要分离出单一的稀土化合物比较困难，而且它们的化学性质活泼，不易还原为金属，所以它们的发现晚于其它常见的元素。从1794年发现钇到1947年从铀裂变产物中分离得到钪，17种稀土元素全部被分离出来，整整用了150年的时间。

从原子序数57一71的15个镧系元素加上钪和钇共17个稀土元素，无论它们被用作发光(荧光)材料的基质成分，还是被用作激活剂，共激活剂，敏化剂或掺杂剂的发光材料，一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光，另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属一于后一类，即稀土荧光粉。稀土元素原子具有丰富的电子能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，含稀土的化合物表现出许多独特的化学性质和物理性质，因而在光、电、磁领域得到广泛的应用，被誉为材料的宝库。美国国防部和日本科技厅公布的多种高科技元素，其中包括16种稀土元素，分别占全部高科技元素的45．7％和61．5％。由此可见，世界各国都大力开展稀土应用技术和发光性质研究，几乎每隔3--5年就有稀土应用技术的新突破，尤以稀土发光材料格外引人注目，随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的应用得到显著发展。

1.1稀土发光材料的组成

发光材料是由作为材料主题化合物(基质)和掺入微量的杂质原子即发光中心(激

活剂)所组成，例如：典型的发光物质Y203：Eu3 ，它的基质为Y203，激活剂为Eu3 。激活剂作为发光中心所处的位置可能有以下几种状态：①激活剂原子或离子处于晶格间隙；②激活剂代替正常格点上的原子；③激活剂处于晶格缺位的旁边；④激活剂处于无序的位置。发光中心在晶体中不是孤立的，它既受着周围离子及其化学键的作用，也对周围离子产生影响。在有些情况下可掺入另一种杂质作为敏化剂或辅助激活齐U(auxiliary activator)，辅助激活剂在基质中本身不发光或存在微弱的发光，但可以对激活剂的发光强度特别是余辉寿命产生重要影响。

1.2稀土发光材料的发光机理

稀土元素的三价态是稀土离子的特征氧化态，除钪、钇、镧外，均有4f电子及4垭层的7个可填充电子的轨道，4衄态内的跃迁产生荧光光谱(二次发光)。稀土离子的发光具有许多极其优异的性能，使得稀土元素的发光研究具有重要的理论意义和应用价值。