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固体发光材料是一种能将激发的能量转变为可见光的固体物质。在基质中掺入杂质,含量可达千分之几或百分之几,可调整发光效率、余辉及发光光谱。如在刚玉Al2O3基质中掺入0.05~1.0
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固体发光材料是一种能将激发的能量转变为可见光的固体物质。在基质中掺入杂质,含量可达千分之几或百分之几,可调整发光效率、余辉及发光光谱。如在刚玉Al 2 O 3 基质中掺入0.05~1.0%的Cr 3 + 及在Y 2 O 3 基质中掺入Eu 3 + 等均可制成固体发光材料。 ⑴推测Al 2 O 3 基质中掺入Cr 3 + 的发光原理。 ⑵Y 2 O 3 属立方晶系,将Y 2 O 3 的立方晶胞分为8个小立方体,Y在小立方体的面心和顶点,O位于小立方体内的四面体空隙,画出这样四个小立方体,指出Y和O的配位数。 |
▼优质解答
答案和解析
⑴Al 3 + 和O 2 - 是满壳层电子结构,能隙大,电子不易激发,故无色;(2分) 掺入的Cr 3 + 是过渡金属,具有3d电子,在晶体中置换部分Al 3 + 形成较低的激发态能级,两个强吸收带分别吸收黄绿色及蓝色的光,只有红光透过,因而掺Cr 3 + 的刚玉呈绚丽的红色,称为红宝石。(3分) ⑵ (4分) Y的O的配位数为6,O的Y配位数为4。(1分) |
⑴本题考察学生对主族元素、过渡金属离子构型的掌握情况。Al 3 + 和O 2 - 是是主族元素的阳离子和阴离子,都属于8电子结构,价电子不易被激发,因此为无色。当部分Cr 3+ 置换出Al 3+ 后,由于Cr 3+ 为d 3 结构,电子易被激发,只能让红光通过(红宝石的颜色),因此能发红光。 ⑵由于O位于小立方体的四面体空隙,即O的配位数为4,根据化学式可知,Y的配位数为6(配位数之比与原子数成反比)。根据题意,Y为面心立方最密堆积,因此Y原子与四面体空隙数的比例为1∶2,因此O原子在四面体空隙中的占有率为3/4,根据晶胞的对称性原理,可以把晶胞划分成八个小的立方体,其中共棱的立方体是相同的,共面的立方体不同:一种小立方体中Y位于顶点和面心,O位于六个四面体的空隙;另一个共面的立方体,O也位于六个四面体空隙中,但是未占四面体空隙呈对称关系。其中四个四面体的示意图如下所示: |
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