钪所在元素周期表位置,钪元素的发现过程

首页 > 游戏 > 作者:YD1662024-01-08 13:57:10

钆镓钪石榴石晶体可用作激光基质材料 图源:参考文献7

●含钪纳米发光材料

除了一些比较成熟的实际应用,钪还有不少新奇性质正处于基础研究阶段。

比如,南京工业大学的科研团队就对钪基纳米发光材料做了长期的系统探索。他们采用不同方法制备了粒度均匀、形貌可控的含钪微/纳米材料,并通过其他稀土离子的掺杂,合成红、绿、蓝以及白光可调的优质钪基发光材料。其中,六方相氟化物NaYF₄:Yb/Er可以发出明亮的绿光,而六方相NaScF₄:Yb/Er仅是用钪取代了钇元素,就具备了红色上转换发光功能(上转换发光指的是反斯托克斯定律的现象,一些特殊材料受到低能量的光激发却发出高能量的光,即波长长频率低的光激发出波长短频率高的光)。研究人员进一步根据ScOOH纳米晶掺杂Eu³⁺和Tb³⁺退火前后发光强度的变化趋势相反这一现象,制得了高温荧光探针材料。另外,ScOOH:Eu还具有很强的红色荧光发射特性,以此为基础,研究人员制备了首个以Sc基纳米材料为基质的LED发光器件。

钪所在元素周期表位置,钪元素的发现过程(17)

六方相氟化物NaScF₄:Yb/Er与NaYF₄:Yb/Er迥异的上转换发光性能。 图源:参考文献11

钪所在元素周期表位置,钪元素的发现过程(18)

通电前(左图)后(右图),以ScOOH:Eu为基质的LED发光器。 图源:参考文献12

大有可期的元素

自1879年被尼尔森发现到今天,钪元素已拥有140多年历史,但这其中却有近百年的时间是坐在冷板凳上。直到上个世纪后期,材料科学的蓬勃发展为这种看似高冷低调的元素注入了活力。钪一举跻身稀土家族中的“贵族”,实现了从“无人问津”到“奇货可居”的华丽转身。虽然因为价格高昂,钪和钪的化合物在很多实际应用中只能像大厨手中的名贵调料那样加入一星半点,却能使产品性能得到成倍的优化提高,堪称一种神奇的工业调味料。

钪默默地为我们的生活带来便利和精彩。伴随着未来科技的飞速发展,神秘又奇特的钪元素必将散发出更加绚丽的光芒。

在本文写作过程中,得到南京工业大学先进材料研究院黄岭教授的启发和建议,特此致谢!

参考文献:

1.Scandium:https://en.wikipedia.org/wiki/Scandium

2.Scandium – an overview:https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/scandium

3.Scandium – the Outlier Rare Earth :https://investorintel.com/sectors/technology-metals/technology-metals-intel/scandium-outlier-rare-earth/

4.Transition metal:https://en.wikipedia.org/wiki/Transition_metal

5.Philip J. Stewart, Mendeleev’s predictions: success and failure. Found Chem. 2019,21.3–9

6.大有作为的含钪铝合金:http://www.csm.org.cn/kjxx/kpyd/2046/12174712580007922_1.html

7.SCANDIUM:http://scale-project.eu/scandium/

8.钪的应用:http://www.cre-ol.com/newsitem/271106505

9.钪 (化学元素):https://baike.baidu.com/item/钪/497407

10. Emsley, John. Unsporting scandium. Nature Chemistry. 2014, 6 ,1025–1025. doi:10.1038/nchem.2090.

11. Teng, X.; Zhu, Y.; Wei, W.; Wang, S.; Huang, J.; Naccache, R.; Hu, W.; Tok, A. I. Y.; Han, Y.; Zhang, Q.; Fan, Q.; Huang, W.; Capobianco, J. A.; Huang, L.*, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8340-8343.

12. Zhao, B.; Xie, X.; Xu, S.; Pan, Y.; Yang, B.; Guo, S.; Wei, T.; Su, H.; Wang, H.; Chen, X.; Dravid, V. P.; Huang, L.*; Huang, W.*, Adv. Mater. 2016, 28, 6665-6671.

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