NaNd(MoO4)2的熔盐法制备及性能研究文献综述
2020-05-10 02:43:35
文 献 综 述
1 引言
自二十一世纪社会科学的飞速发展，材料科学以及材料本身的行业领域已经广泛得到了世界各国的高度重视。新型材料的研发与使用已经渐渐成为人们最为重视的研究领域以及未来科技发展的主要方向之一。新型材料的发展在另一方面更是可以起到推动国家科技，工业，信息，农业，社会等多方面领域全面发展的巨大作用，有学者认为新材料的研究是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。正因如此，新型科学材料的研究受到了世界各国科学家们的高度重视与关注，新型科学材料的课题讨论也成为了当今世界最为热议的话题之一。
钼酸盐纳米材料因其独特的结构和性质，不仅在光、电、磁等方面具有良好的性质同时在光学纤维、湿度传感器、发光材料、磁材料、催化材料、抗菌材料等方面具有广泛的应用前景，在相关的材料科学领域存在着极其广泛的潜在应用价值。探索钼酸盐纳米材料的控制合成方法，研究钼酸盐纳米材料的控制合成方法，研究钼酸盐纳米材料的性质，寻求钼酸盐材料的性质与其微结构的关系，拓展钼酸盐纳米材料应用空间，成为当今材料领域研究的一个热点。近年来，国内外钼酸盐纳米材料的研究热点主要集中在光催化材料，荧光材料，防腐蚀材料和负热膨胀材料的制备以及改性等领域。另一面，我国钼资源储量居世界首位，如果能够有效利用这得天独厚的资源优势，开发研究新型钼酸盐纳米材料，掌握新型钼酸盐纳米材料的合成方法，将对我国科学技术以及社会经济的推动产生巨大的意义。
2 固体材料的发光理论基础
2.1 发光原理
发光是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转化为非平衡辐射的现象。并非所有的光辐射过程都称为发光，光辐射包含平衡辐射和非平衡辐射，平衡辐射是炽热物体的光辐射，又称热辐射，而发光是一种非平衡辐射。在激发发光时，只有个别中心才能得到能量，周围大量的中心处于未被激发的状态。发光有两个特点：一、发光体与周围环境的温度几乎是相同的，并不需要加温，俗称冷光。二、发光是外界能量被吸收后，经过发光体的消化，然后放出光来，是热辐射外的另一种辐射，且这种辐射的持续时间要大于光的振动周期。
光的吸收和发射是原子（分子或离子）体系在不同能量状态间跃迁的结果当一束光，照射到发光材料上时，发光材料会被激发发光，发光是一种能量辐射的形式。可以分为平衡辐射和非平衡辐射，当处于非平衡辐射状态的发光材料向平衡状态恢复时，将多余的能量以光能的形式转移出来，此过程就称为发光。如图1-3所示，体系在无外界作用的情况下，处于基态的电子数目总是占大多数。当体系受到一定的能量作用时，如能量为by=E2．E1的光照射时，处于低能态El的电子会吸收这部分能量，从而跃迁到高能态B，这个过程称为吸收A(absorption)。处于高能态E2的电子不稳定，会通过以下几种方式回到低能态El。一种过程是电子从高能态E2直接跃迁回低能态El，这种过程称为自发发射E(emission)。另一种过程是以热能、振动能或其他形式的能量释放出来，称为内转换IC(internal conversion)。如果能量在不同的多能态之间转换，则称之为系间蹿跃ISC(intersystem crossing)。此外，能量在不同的多重态间跃迁时，称为磷光P(phosphorescence)。
|
2.2固体材料的发光
固体发光材料的发光通常是源于在合成过程中所形成晶体的晶格里的结构缺陷和杂质缺陷。结构缺陷是晶格点间产生的空位和离子，也称晶格缺陷。由材料晶格缺陷所引起的发光叫自激活发光。在材料中加入某种元素，高温合成过程中，加入元素的离子掺入到基质晶格而形成了杂质缺陷。由于这种缺陷引起的发光叫做激活发光。加入的元素叫激活剂，也可叫发光中心。得到实际应用的各类发光材料大多是激活剂型发光材。对于光致发光材料而言，激发材料的紫外光能量可以被基质吸收(也称本征吸收)。基质吸收能量，其发光可直接由价带电子和空穴的复合产生，也可通过由晶格缺陷或杂质缺陷所形成的发光中心来产生。这种类型的发光材料被称为”复合型发光材料”。这类发光材料被紫外光激发时，首先是基质吸收能量，再把能量传递给发光中心而产生发光，因此，在吸收能量、传递能量、发光的过程中，复合型发光材料损耗较大，能量发光效率是较低的。硫化物系列是这类发光材料的代表。它们是半导体型化合物，基质是产生发光过程的介质。改变基质组成，即使采用同一种激活剂，也可在很宽的波长范围内，有规律的改变发光光谱的组成。紫外光能量在激发材料时，也可以直接被发光中心吸收，吸收能量后，发光中心的电子由低能态跃迁向高能态，当电子从高能态返回低能态时产生发光。发光只和发光中心的电子跃迁有关的材料。叫”特征型"发光材料．含氧化合物为基质的发光材料如硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等都属于特征发光材料。用作激活剂以形成发光中心的元素主要都是过渡元素。这类材料的发光过程较复合型材料简单，发光中心直接吸收能量，且浓度也只达到百分之几，中心和基质间相互作用能量较低，从而使这类材料具有高的发光效率。
固体发光材料的发光是一种宏观现象，但它和晶体内部的缺陷结构、能带结构、能量传递、和载流子迁移等微观性质和结构密切相关。发光大都依靠激活剂所形成发光中心：一类是分离中心，一类是复合中心。分离中心尽管在晶体中，但是发光过程全部局限在中心内部。被激发的发光中心内的电子虽然获得了跃迁至激发态的能量，但并未离开中心，发光中心会释放出激发能，回到基态而发出光来。复合中心上的电子被激发可离化到导带，也就是把电子送到中心之外，参与到整个晶体的电子群体中。但是，它不会在导带中停留很久，很快就会和离化中心复合，或者被禁带中由于杂质等缺陷所形成的陷阱俘获。
3白钨矿结构的钨酸盐钼酸盐的光致发光特性
白钨矿结构的钨酸盐(MWO4，M=Ca、Sr、Ba)和钼酸盐(MMoO4，M=Ca、Sr、Ba)属体心四方晶胞，空间群为C4h6-14l/a。在该类结构中W(Mo)是O2-的四配位，XO42-四面体呈孤岛状分布于晶体中，M是O2-。八配位的，且8个O2-。分别来自八个XO42-四面体基团，各个离子的配位如图1-5所示
|
白钨矿结构的钨、钼酸盐晶体的光吸收和光发射，普遍的认为是缘于W(Mo)O42-基团内的电子转移。即由O的2p轨道向W的5d空轨道(Mo的4d空轨道)转移。能级模型则是Kebabcioglu等由SCCC(self-consistentcharge and configation)方法计算得到的W(Mo)O42-。的分子轨道能级，如图(1-6a)所示，其中已填充的最高轨道t1主要出O的2p轨道构成，未填充的空轨道2e和4t2主要由W的5d空轨道(Mo的4d空轨道)构成。图中表明，W(Mo)O42-基团的基态组态为:(1t2)6(1a1)2(1e)4(2t2)6(2a1)2(3t2)6(t1)6
第一激发态为：(1t2)6(1a1)2(1e)4(2t2)6(2a1)2(3t2)6(t1)5(2e)1
第二激发态为：(1t2)6(1a1)2(1e)4(2h)6(2a1)2(3t2)6(t1)5(4t2)1
|
电子在基态和第一激发态或第二激发态之间的转移即产生通常的光吸收和光发射。吸收光波长的大小由基态和第一激发态或第二激发态之间的轨道能量之差AF。决定，由普朗克定律可知△E与吸收光波长呈如下关系：△E=λh/c
AE越大，吸收光波长越短：AE越小，则吸收光波长越长。晶体中由于离子之间存在相互作用，△E的大小不仅与W(Mo)O42-基团内中心离子矿(MO6-)有关，而且与跟O2-相连的M2 有关。实际上，白钨矿结构中的W(Mo)O42-。基团的对称性应为D2d点群而非Td点群。图(1-6a)所示的某些简并轨道将进一步分裂，如图(1-6b)。W(Mo)O42-的基态分子轨道表示为：
(1e)4(1b2)2(1a1)2(2a1)2(1b1)2(2b2)2(2e)4(3a1)2(3e)4(3b2)2(4e)4(1a2)2
第一组激发态为：
(1e)4(1b2)2(1a1)2(2a1)2(1b1)2(2b2)2(2e)4(3a1)2(3e)4(3b2)2(4e)4(1a2)1(4a2)1
第二组激发态为：
(1e)4(1b2)2(1a1)2(2a1)2(1b1)2(2b2)2(2e)4(3a1)2(3e)4(3b2)2(4e)4(1a2)1(2b1)1
电子从基态组态向第一激发组态的跃迁是禁阻的，而向第二激发组态的跃迁是容许的。M2 的极化力的大小会影响AE，极化力的大小可用z*/rm来近似表示，其中Z*为有效核电荷数，rm为物理半径(考虑阴离子配位数)。M2 的极化力越大，MoO42--基团中的2b1轨道能级就越低，则MMoO4晶体的光波长就越长。
4 稀土荧光材料介绍
4.1 稀土荧光材料的特点
元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素：镧(La)、铈(Ce)、镨(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)，以及物理化学性质与镧系相似的两个元素#8212;#8212;钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。稀土由于其特殊的电子层结构，具有一般元素无法比拟的光谱性质。稀土元素的原子具有受到外界屏蔽的未充满4f5d 电子组态，其发光是基于稀土原子内部的4f电子在f-d组态之间或者f-f组态之 间的跃迁。根据宇称选律，f-f这种△l=0的电偶极跃迁原本属于禁戒的，但可以观察到这种跃迁，是由于对称性偏离反演中心，或者4f组态与相反对称的d 或g组态发生混合，使原本禁戒的f-f跃迁变为允许，这种强制性的f-f跃迁，使稀土离子的光谱具有呈狭窄线状、谱线较弱、和荧光寿命较长等特点。
具有未充满的4f壳层的稀土离子或原子，有丰富的电子能级，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收，发射从紫外、红外到可见光区的各种波长的电磁辐射，约有30余万条可观察到的发射谱线。稀土离4f电子的跃迁特性和丰富的能级，使稀土构成应用广泛的激光和发光材料。
稀土发光材料具有很多优点：色纯度高、发光谱带窄、色彩鲜艳；转换效 率高、光吸收能力强；发射波长分布区域宽；荧光寿命长(从纳秒跨到毫秒达六个数量级)；物理和化学性质稳定、耐高温、可承受高能辐射、大功率电子束和 强紫外光的作用。
4.2 稀土发光材料的发光过程
|
图1.1为稀土发光材料的发光的物理过程。其中Q表示基质晶格，在Q中掺杂两种外来稀土粒子S和A，并假设基质晶格Q的吸收不产生辐射。基质晶格Q吸收激发能，传递给掺杂离子，使其上升到激发态，当它返回基态时，可能有3种途径：①无辐射弛豫（荧光猝灭），以热的形式把激发能量释放给邻近晶格；②发光，以辐射的形式释放出激发能量；③敏化发光，A将吸收的能量传递给S，即A吸收的部分或全部激发能由S产生发射而释放出来，S称为激活剂，称A为S的敏化剂。事实上，发光过程要比图1.1所示情况要复杂得多。
4.3 稀土发光材料在白光LED中的作用
白光LED的出现，使LED的应用领域从显示跨足至高效率照明市场。白光由多种颜色混合而成，人眼所能见的白光形式至少需要两种光混合，如二波长光（蓝 黄）或者三波长光(红 蓝 绿)。目前已商品化的产品主要有两种：蓝光单芯片加YAG黄色荧光粉，另一种是紫外芯片加红、绿、蓝三种颜色荧光粉 。在技术方面白光LED的实现方式主要分为两种。第一种是日亚化学（Nichia）以460 nm波长的InGaN蓝光LED芯片上涂上YAG荧光粉，利用LED发出的蓝光照射黄色荧光粉以产生和蓝光互补的约为555nm波长的黄光，将互补的蓝光、黄光混合，便得到肉眼可见的白光。第二种是日本往友电工开发出稀土掺杂钨钼酸盐发光材料的合成及性能研究4的以ZnSe为材料的白光LED。表1.2给出了荧光粉和LED构成不同种类的白光LED。从表中可见，几乎所有的LED发光均离不开荧光粉，荧光粉已成为LED照明技术中的关键材料之一，它的特性直接决定了荧光粉转换 LED的发光效率、安定性、演色性、色温、使用寿命等性能。
|
5 熔盐法合成无机粉体材料
5.1 熔盐合成法的原理
熔盐合成法是将溶质或反应物熔融于一种或数种低熔点的盐中，在较高温度下完成合成反应的过程。熔盐法合成粉体可以分为两个过程：即粉体颗粒的形成过程和生长过程（如图1).颗粒的形成过程依赖于参与反应的氧化物在盐中的溶解速率的差异。因此，粉体的形态最初由形成过程所控制，随后由生长过程所控制。在熔盐法中，粉体颗粒通过其在液相中的传质过程而形成和长大，因此，可以通过调节合成温度以及盐的含量和种类来控制粉体颗粒的形状和尺寸Cahn提出：颗粒的形状是由其生长机制决定的，，由扩散机制控制的生长过程形成的颗粒为球形，而在界面反应机制控制下颗粒则按一定的取向生Ardell则证明了扩散机制引起颗粒生长速率随着液相含量的变化而变化。
|
5.2 熔盐合成法的特点
在熔盐法中，盐的熔体起到了熔剂和反应介质的作用。常用的盐包括硫酸盐、碳酸盐和氯化物等，也有报道以硝酸盐和亚硝酸盐作为介质的与传统的固相法比较，利用熔盐法合成粉体有以下两个方面的优点：
(1)可以明显地降低合成温度和缩短反应时间，这可以归结为由于盐的熔体的形成，使反应成分在液相中的流动性增强，扩散速率显著提高。同时由于熔盐贯穿在生成的粉体颗粒之间，阻止颗粒之间的相互连结，因此，熔盐法制得的粉体无团聚，或仅有弱团聚。
(2) 可以更容易地控制粉体颗粒的形状和尺寸，这种性质同反应物与盐的熔体之间的表面能和界面能有关，由于表面能和界面能有减小的趋势，最终导致熔盐法合成的粉体具有特定的形貌。控制熔盐法所合成的粉体形状的因素包括所用的盐的种类和含量，反应温度和时间，起始氧化物的粉末特征等。
(3) 熔盐法的反应过程以及随后的清洗过程中，也有利于杂质的消除，形成高纯的反应产物。因此，有人认为熔盐法是合成高纯的符合化学计量比的多组分氧化物粉体最简单的方法。与其他方法相比，熔盐法还具有工艺简单，操作方便，反应温度易于控制等优点。表1为几种合成方法的比较。
|
5.3熔盐合成法的应用
（1）熔盐法合成颗粒状氧化物
氧化物陶瓷粉体材料是一个非常大的体系，应用极其广泛，是现代科技与生活中不可或缺的一部分。熔盐法可以制备出简单氧化物粉体和复杂氧化物粉体，这些粉体可以广泛应用于结构陶瓷材料和功能陶瓷材料。
蔡宗英等人以TiO2和PbC2O4为反应物，NaCl和NaCl2KC为溶剂，于820-1000℃保温2h制备了纯净的PbTiO3粉体熔盐法制备过程中，盐的用量和温度明显地影响晶粒的尺寸。当温度低于900℃时，在氯化物盐中随着温度的升高，晶粒尺寸逐渐增大；当温度高900℃时，晶粒尺寸随着温度的升高变化不大，晶粒最终发育为完整的球形。熔盐合成晶体生长过程为扩散机制控制，通过调整熔盐的用量及温度。可以控制晶粒的尺寸和形貌熔盐法制备PbTiO3粉体工艺流程简单，时间短，产量大，成本低，无污染。
（2）熔盐法合成片状氧化物
片状氧化铝粉体是一种新型无机精细化学品，它具有特殊的二维结构与优良的物理化学性能，在颜料、化妆品、填料及磨料等领域有着广泛的应用。熔盐法是制备片状氧化铝最常用的方法Shinobu等以硫酸铝为初始材料，使用硫酸钠或者硫酸钾为熔盐，在高温下煅烧即可得到片状氧化铝。发现以硫酸铝经900℃煅烧得到的γ2Al2 O3为初始原料能得到粒径为317～5um、厚度为0.13um的片状氧化铝单晶颗粒.Xi-haiJin在此基础上,以部分分解的硫酸铝为原料,通过控制引入晶种的尺寸和数量,得到了粒径从350nm到4um不等的片状氧化铝，可以满足不同的需要。由于在采用硫酸铝为原料制备片状氧化铝的过程中会产生氧化硫有毒气体，何佳等选用价廉的氢氧化铝为原料来合成片状氧化铝。
研究发现以氢氧化铝为初始粉料，NaCl-KCl为熔盐,采用熔盐法在1100℃煅烧，合成的粉体为片状α-Al2O3紧密堆积体,而选用焙烧氢氧化铝为原料以及水为球磨介质时,就能得到片状α-Al2O3单晶颗粒。在熔盐法制备片状α-Al2O3时可以通过晶种的加入量、熔盐用量以及煅烧的温度和时间等参数对粉体的形貌进行控制。
（3）熔盐法合成针棒状氧化物
为了探索大长径比 TiO2针状晶在结构与功能材料中作为复合材料添加剂的潜在应用，于海洋等人以纳米TiO2和AlCl3#183;6H2O为原料,利用NaCl和KCl复合熔盐体系在1200℃下制备出了直径为2～5um,长度为30～80um的金红石型 TiO2针状晶(如图6)。采用电子衍射、XRD、SEM 和EDS方法对其形貌,组成及晶型分析后得出：合成出的针状晶可分为实心针状晶和空心管状晶两种。在熔盐的液相环境中，TiO2晶粒沿着z轴方向优先生长，最终生成实心针状晶，而管状晶是由长板状晶达到一定尺寸时通过卷曲成管形成。
|
5.4熔盐合成法存在的问题
熔盐法制备氧化物陶瓷已经取得了令人瞩目的成就，但许多方面的研究还不充分。如对熔盐法的合成机理研究较少，合成热力学和动力学没有深入研究，影响合成产物掺杂的均匀性和形貌的关键因素尚不清楚等。此外，有些熔盐具有毒性，其挥发物也可能腐蚀或污染炉体，从节能和环保角度出发，尚有这方面的课题亟待解决。熔盐法的研究目前还未涉及到非氧化物陶瓷粉体、薄膜基板等方面。
6 熔盐法合成荧光材料研究进展
6.1 稀土离子掺杂的钨钼酸盐荧光粉
以钨钼酸盐为基质的荧光粉是当前 LED 灯用红色荧光粉的研究重点。钨酸根和钼酸根具有特殊的性质，可有效吸收蓝紫光LED发射的光谱，并传递给掺杂在钨酸盐、钼酸盐或钨/钼酸盐基体中的稀土离子。Eu3 离子在红光、纯红光波段有较强的发射光谱, 已成为当前红色稀土荧光粉中应用最广泛的稀土离子，而且Eu3 离子激发的钨、钼酸盐的激发光谱在395nm(紫光)和465nm(蓝光)附近有两个线性激发峰，与现阶段LED芯片非常匹配，因而得到了广泛的应用。
Bing Yan，FangLei用LiNO3，NaNO3，KNO3作熔盐，在350℃制备了纳米荧光粉ZnWO4:Eu3 ，粒径50nm左右。以LiNO3为熔盐，反应1h得到了纯相的ZnWO4:Eu3 晶体，进一步延长时间产生了杂相。ZnWO4:Eu3 发光性质与熔盐种类有很大关系，以NaNO3为熔盐制备的样品，其光致发光强度比用KNO3为熔盐合成的样品强。这是由于剩余的杂质熔盐产生的缺陷有利于Eu3 的发光。
6.2 Y2O3:Eu3 荧光粉
黄燕、胡运生等在共沉淀法制得亚微米级的前躯体后，用一定比例的复合熔盐( Na2CO3 S NaCl )辅助前驱体焙烧，1200℃下保温2h得到了2～3micro;m、近球形、发光效率高的Y2O3 : Eu3 红色荧粉（其中Eu含量为6.5%），其发光强度比不用熔盐时高15%，比商品红粉高5%，且焙烧温度降低了约200℃。所选熔盐在水中有很好的溶解度易于洗涤，对荧光粉不带来杂质，适合工业生产高质量的荧光粉。
Xiaoyong Wu等以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，NaNO3-KNO3为复合熔盐，用共沉淀-熔盐合成法在525℃保温5h成功地制得Y2O3 ：Eu3 红色荧光粉。其中熔盐与稀土氧化物的摩尔比为8︰1，CTAB 与稀土氧化物的摩尔比为1.5︰1。所得荧光粉被波长为394 nm或466nm的光激发后在611nm 处有较强的红光发射，强度与样品被254nm的检测的一样强。这种方法制备的Y2O3:Eu3 是一种很有潜力的红粉，在紫外-可见发光二极管有着重要的应用。
6.3 YVO4:Ln3 荧光粉
Yunjun Liang等以稀土硝酸盐和钒酸氨为前躯体，利用 NaCl-KCl 作复合熔盐，通过熔盐法合成了纯四方相的YVO4:Eu3 粉体。在波长为326 nm紫外光激发下，该材料源自5D0能级的三价铕的强烈的红光发射，其中以619 nm处的5D0→7 F2发射最为显著。刘蓉等人采用熔盐法在500℃左右的低温条件下合成出新型四方晶系相YVO4:Sm3 红色发光材料，对不同的掺杂浓度和烧结温度的样品的激发光谱和发射光谱进行了分析，得到如下结论：(1)在一定范围内随着掺杂离子浓度的增加，由于浓度猝灭效应，样品的发光强度降低；(2)随着烧结温度的升高，Sm3 的跃迁辐射增强，说明样品的缺陷减少，结晶度好，与其它合成方法相比较，采用熔盐法合成出的YVO4: Sm3 发光材料位于647 nm处Sm3 的4G5/2 →6H9/2发射明显得到加强，从而使得样品发出明亮的红光，而不是一般的橙色光，这为利用Sm3 离子而不是传统的Eu3 作为激活剂合成红色发光材料提供了新的途径，同时也证明成本低廉和工艺简单的熔盐法可以合成出高质量的荧光粉。
6.4 其他荧光粉
黄燕在合成过程对不同熔盐的比较中，发现3种复合熔盐(Na2SO4 BaCl2)、(Na2SO4 BaF2)以及(Na2SO4 LiF)均能提高YAG ：Ce3 荧光粉的发光强度，其中以(Na2SO4 BaF2 )有最佳表现，由其与共沉淀法相结合制备的YAG:Ce3 荧光粉其发光强度比商业粉高出9%，平均粒度为3～5micro;m左右，颗粒近球形，分散性好。袁乐, 徐华蕊以尿素为沉淀剂，Na2SO4 -K2SO4为复合熔盐, 采用水热均匀沉淀-熔盐煅烧法制备了YAG:Ce3 黄色荧光粉。结果表明，经Na2SO4 -K2SO4熔盐辅助煅烧，在温度为900℃时已完全转变为YAG相, 与传统的高温固相法相比，YAG相的完全转变温度降低600℃, 与前躯体直接煅烧相比, YAG 相的完全转变温度降低了300℃。复合熔盐为煅烧提供了一个稳定的高温液态环境, 促进了荧光粉的形成。Na2SO4 -K2SO4复合熔盐辅助煅烧能显著改善荧光粉的光致发光性能,与不加熔盐相比，荧光粉的发光强度提高了2.4倍。YAG:Ce3 荧光粉的发光强度受煅烧温度和Ce3 掺杂浓度的影响显著。900～1000℃煅烧制备的荧光粉发光强度最大，过高的煅烧温度反而不利于发光；Ce3 掺杂量的改变不会导致荧光粉的发射峰位置发生偏移, 只影响荧光粉的相对发光强度, 当x= 0.10时，相对发光强度达到最大。
文 献 综 述
1 引言
自二十一世纪社会科学的飞速发展，材料科学以及材料本身的行业领域已经广泛得到了世界各国的高度重视。新型材料的研发与使用已经渐渐成为人们最为重视的研究领域以及未来科技发展的主要方向之一。新型材料的发展在另一方面更是可以起到推动国家科技，工业，信息，农业，社会等多方面领域全面发展的巨大作用，有学者认为新材料的研究是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。正因如此，新型科学材料的研究受到了世界各国科学家们的高度重视与关注，新型科学材料的课题讨论也成为了当今世界最为热议的话题之一。
钼酸盐纳米材料因其独特的结构和性质，不仅在光、电、磁等方面具有良好的性质同时在光学纤维、湿度传感器、发光材料、磁材料、催化材料、抗菌材料等方面具有广泛的应用前景，在相关的材料科学领域存在着极其广泛的潜在应用价值。探索钼酸盐纳米材料的控制合成方法，研究钼酸盐纳米材料的控制合成方法，研究钼酸盐纳米材料的性质，寻求钼酸盐材料的性质与其微结构的关系，拓展钼酸盐纳米材料应用空间，成为当今材料领域研究的一个热点。近年来，国内外钼酸盐纳米材料的研究热点主要集中在光催化材料，荧光材料，防腐蚀材料和负热膨胀材料的制备以及改性等领域。另一面，我国钼资源储量居世界首位，如果能够有效利用这得天独厚的资源优势，开发研究新型钼酸盐纳米材料，掌握新型钼酸盐纳米材料的合成方法，将对我国科学技术以及社会经济的推动产生巨大的意义。
2 固体材料的发光理论基础
2.1 发光原理
发光是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转化为非平衡辐射的现象。并非所有的光辐射过程都称为发光，光辐射包含平衡辐射和非平衡辐射，平衡辐射是炽热物体的光辐射，又称热辐射，而发光是一种非平衡辐射。在激发发光时，只有个别中心才能得到能量，周围大量的中心处于未被激发的状态。发光有两个特点：一、发光体与周围环境的温度几乎是相同的，并不需要加温，俗称冷光。二、发光是外界能量被吸收后，经过发光体的消化，然后放出光来，是热辐射外的另一种辐射，且这种辐射的持续时间要大于光的振动周期。
光的吸收和发射是原子（分子或离子）体系在不同能量状态间跃迁的结果当一束光，照射到发光材料上时，发光材料会被激发发光，发光是一种能量辐射的形式。可以分为平衡辐射和非平衡辐射，当处于非平衡辐射状态的发光材料向平衡状态恢复时，将多余的能量以光能的形式转移出来，此过程就称为发光。如图1-3所示，体系在无外界作用的情况下，处于基态的电子数目总是占大多数。当体系受到一定的能量作用时，如能量为by=E2．E1的光照射时，处于低能态El的电子会吸收这部分能量，从而跃迁到高能态B，这个过程称为吸收A(absorption)。处于高能态E2的电子不稳定，会通过以下几种方式回到低能态El。一种过程是电子从高能态E2直接跃迁回低能态El，这种过程称为自发发射E(emission)。另一种过程是以热能、振动能或其他形式的能量释放出来，称为内转换IC(internal conversion)。如果能量在不同的多能态之间转换，则称之为系间蹿跃ISC(intersystem crossing)。此外，能量在不同的多重态间跃迁时，称为磷光P(phosphorescence)。
