申艳华

（潞安职业技术学院，山西长治 046204）

荧光物质从人们的首次发现到现在已经经历了多次反复的研究和实验，并且不断取得进步，而且社会各领域以及日常生活的方方面面都已经应用到荧光物质。随着技术的进步以及科学家的不断研制，最初的荧光物质经过其他材料的合成也已经演变为用途广泛的荧光材料。荧光材料在传统的初级阶段虽然被应用于多个领域，但是由于技术的局限性还是难免会出现一些不足之处，给这类荧光材料的进一步发展也造成了阻碍作用。但这类材料仍然具有广阔的发展空间，可以被深层次开发利用，因此经过技术的改进提升，结合化学材料，可以研制出新型荧光材料，并将其应用到许多方面，合成新型荧光材料也因此具有重要意义。

1 荧光材料

1.1 含义

荧光是指物质在低能状态时散发辐射形成的，当物质经过光的照射后会由于吸收能量而被激发，这种照射光既可以是红外线、紫外线，也可以是X射线。但是当这种激发的光束消失后，所反射发出的光也会随之消失，因此具备这种特性的光也可以称为荧光，荧光还会根据不同的发光时间有所区别，可以分为荧光和磷光两种，但是一般普遍将某种微弱的光都称作荧光。

根据荧光的特性，可以进一步研发出荧光材料，以便将其应用到实际生活的所需过程和工作中。荧光材料是由不同的微量材料结合而形成的，也正是由于这样，在经过不同的材料煅烧和结合后，原料不同、含量不同的荧光材料在光的照射下会呈现出不同的颜色，而且这些颜色都是肉眼可见的光，较为常见的有白色、无色和金黄色。

光束照射在不同的材料上会发生反射作用，在这种作用下会以相同角度在照射物上发出另一种光，这样形成的光就是反射光。在这个反射过程中材料的性质会影响到光的波长，而某种光经过反射后也会发生一些变化，例如颜色、波长等性质会改变。因为其中的一部分光会被反射材料吸收，根据这个过程，反射材料一般就是荧光材料的形成原理。

1.2 荧光材料

荧光材料主要包含3类，都是依据材料的结构来进行区分的：①由有机的金属配合物构成的；②根据具有刚性结构的化合物制成的；③利用具有共轭结构的转移化合物合成的。其中在这三类材料中应用最广泛的一类是第二种刚性结构的化合物，这种材料在吸收光并且发生反射作用后，其中的分子及电荷也会相应的发生变化，进而发生转移，由此也具备良好的辐射衰变能力。

其中的金属配合物在形成化合物后内部结构也会呈现出刚性，从而减少辐射作用，另外一种则是配合物中所含的金属离子会隔断电子，从而使电子发生转移，增强反射和辐射的能力，经过这个过程会增加发光的强度，这也体现出荧光材料的良好荧光性质。

1.3 新型荧光材料

新型荧光材料具备传统荧光材料的良好优点，同时在技术上也有所改善，是一种可以广泛应用到多个不同领域的良好材料。它具有结构简单、消耗能量少、可以长期多次使用的特点，最重要的还是他不会产生放射性的辐射，因此也就不会危害人类的身体健康。

新型荧光材料可以根据原料的性质划分为有机荧光材料和无机荧光材料，有机荧光材料是利用小分子的发光材料和配合物制成的，他们之间相互作用会形成共轭系统和基团，这样便于结构调整，而且化学键会影响到电子，从而改变材料的荧光性质。无机荧光材料的代表是稀土及稀土离子这类荧光材料，性质相对稳定，而且由于这类稀土材料的电子活跃，因此在科技领域特别是在电子通信领域具备优越性能。除稀土以外，其他无机类荧光材料像铝酸盐、硫化物等也比较常见。

1.4 应用

荧光材料随着科学技术的不断进步也变得越来越常见，广泛应用于社会生活中，一般在光氧化剂、涂料、有机颜料、染料以及防伪标记和激光等领域都有所涉及。根据原料的不同，大致分为有机荧光材料和无机荧光材料，其中有机类荧光材料会使用到化学键和基团等化学有机物。有机材料的种类较多，也便于调整，多应用于涂料、染料、光学电子器件和诊断等方面；而无机荧光化学材料是指利用稀土发射光、反射光的能力强而且稳定，由于稀土的这些特性和良好的特点使得这类材料在通讯领域最为常见，在道路标志牌、防伪标识、装饰材料和医学领域应用较多。在各项研发技术越来越进步的情况下，荧光材料的研发相信会取得更好的成绩，应用到更广的领域。

2 钨酸钡的合成

最初物质经过光纤照射后所反射的光称为荧光，后来在16世纪70年代和19世纪50年代就有人发现溶液吸收的光和所发射光的波长有所不同，该发现逐渐演变成荧光产生的原理。越来越多物质的出现以及技术的进步，产生了许多新的荧光材料，并在众多领域有了广泛应用，现在来具体分析钨酸钡这类新型荧光材料都是如何产生的，以及不同材料的表征，是否需要作出进一步的改进，以便将该材料更好地应用于实际生活中。

2.1 原料及工具

目前在对钨酸钠材料合成的研究上已经存在几种方法，例如微波辅助合成法和水热合成法，首先一类是以二水合一、合镍和邻菲咯啉为原料制成的荧光材料，因为物质中含有=C=O、=C=S等荧光基团才可能发光，另一类则是使用无机材料稀土为原料进行合成的材料。前者会应用到化学纯试剂，即乙醇、邻菲咯啉、草酸、氢氧化钠等原料试剂，后者除了应用以上纯试剂外，还会加入羟基喹啉作为调节剂。

在合成荧光材料的过程中，还会应用到几种工具和仪器来对材料及其原料进行调节和测试。一般会涉及到元素分析仪、荧光分光光度计、核磁共振仪以及红外分光光度计等。

2.2 材料的合成过程

2.2.1 合成设计

为了更好地研究钨酸钡荧光材料以及将其尽可能地应用到更多领域，找到具有更好荧光性质的荧光材料，设计此次实验进行分析，利用十二烷基苯碳酸钠，无水乙醇和钨酸钠水溶液。并用到光度计、元素分析仪和核磁共振仪等仪器对合成后的荧光材料进行检测，分析钨酸钡原料的红外和紫外图，探究荧光现象和合成的可行性，为实际应用提供帮助，同时也能为研制钨酸钡这类荧光材料提供帮助和指导。

2.2.2 合成步骤

关于利用钨酸钠物质作为原料进行合成过程中。

①利用十二烷基苯碳酸钠，与无水乙醇融合在一起，同时不断搅拌，在搅拌的过程中，缓慢地加入钨酸钠水溶液。形成溶液后不断搅拌30min，并在室温下放置6d，观察实验现象。②实验过程中溶液还会产生一定量的沉淀物，将沉淀物进行离心分离，利用无水乙醇和离子水进行洗涤，反复3次。将洗涤过后的产物用烘箱进行烘干从而得到样品。钨酸钠荧光材料提炼完成后，要先进行样品X射线检测，随后对这类材料展开生产。

2.2.3 检测荧光性质的方法

荧光性质是用来检测材料的发光程度以及荧光性能如何的衡量标准。一般会采用仪器设备进行检测，如荧光显微镜，这是专门测试荧光性质的显微镜，可以划分不同的倍率物镜，根据实际检测的物质选择不同倍率的物镜。除此之外，还会运用到这类显微镜的升级款，共聚焦产品，具有全自动系统，实现定位功能，而且分辨率极高，仅有的缺点可能就是使用不方便，不适合应用到其他的领域。

2.3 影响荧光性质的因素

（1）环境影响，荧光材料是由溶剂与溶液溶合后提取而形成的，因此新型荧光材料的荧光程度如何与所应用到的原料和试剂以及环境是息息相关的。如果做使用的溶剂极性越强，那么就可以判断该荧光材料的荧光度越强。此外，实验的合成过程中用试纸搅拌的溶液，试纸的酸碱值会影响合成物的荧光性质。溶剂环境的温度也会对荧光材料产生影响，关系可以表现为温度越高，反射形成的荧光效率下降，因此荧光材料的发光度也会降低。而且活性剂、磁性物质等都与荧光材料的荧光性质有着密切联系和影响，在合成过程中也要考虑到这些因素。

（2）材料分子结构的影响作用，由于新型荧光材料是由许多化学键和基团组成的，这些分子也会影响荧光性质，所含分子结构的刚性程度有利于反射荧光，而且取代基也会影响荧光的强度和特性，如果取代基越多那么荧光性质也就会越好，而重原子则产生相反的作用，它会减弱材料的荧光效应。

总之，无论是由于形成荧光材料的原料试剂因素，还是形成荧光材料中的分子结构，都会影响到荧光材料的荧光性质，因此在实验试剂的合成过程中要充分考虑到这些因素及其可能会产生的影响，以便积累经验，做好全面准备来研制出荧光性质良好的材料应用到各领域。

3 新型荧光材料的表征

3.1 荧光材料元素分析

对荧光材料分析其中的元素，使用元素分析仪可以发现其中含有化学键和分子结构以及合成过程中应用到的原料试剂。合成物所含的元素及其含量分析如表1所示。其中每个分子所占比重后的括号中表示的是标准值。

表1 合成物所含的元素分析

经过元素分析仪对荧光材料的检测，可以分析出材料合成物中最主要的元素是在原料中使用到的草酸，在与其他的试剂和原料溶合以后会形成合成物，其中占比重最大的是带有结晶的草酸，而且碳元素所占的比重是最大的，氮元素的含量较少，位于碳元素之后，氢元素的含量最少，这些所含元素基本符合合成物的理论数值。

3.2 荧光材料的光谱分析

使用光谱仪分析荧光材料，可以获得全面完整的数据，并对合成物的原料深入分析。光谱仪具有完整的系统，分别是准光系统、色散系统和照明系统，这几个系统分别起到平行光线、记录散射光线和照明的作用。这些系统的综合作用可以有效获取光谱数据，深入地分析荧光材料。

3.2.1 红外光谱分析

使用红外光谱仪对荧光材料进行分析，从而得到红外光谱图，下面具体分析一下实验中根据光谱仪检测可以得到的结果（表2），以及光线反射的长度。

表2 合成物的红外反射长度（cm）

由表2可知，荧光材料的配体中存在着芳仲胺基，其分子结构N-H在不断地进行伸缩和振动，但是这些原料在合成材料后，这个反射的峰值就会消失不见，这也是合成过程中H质子消失的一个主要原因。C-O表示羰基在形成化合物的过程中所达到的峰值，不断进行伸缩和振动，由于它没有直接参与到合成过程中，因而该物质的峰值保持在1 638cm。伯芳胺中的化学键C-N在N原子的参与下进行移动，然后经过伸缩和振动作用，峰值达到了1 321cm。C-H苯环发生弯曲振动。醇类化合物C-O化学键的伸缩振动峰在1 075cm，这类物质在形成化合物的过程后其烯醇和羰基之间的结构表现为互变异构。此外还可以发现在原料的合成过程中存在结晶水，因此O-H的伸缩振动峰为3 450cm。结晶水不仅在分析红外谱的图像中出现，而且在原料的元素分析过程中也发现了结晶水的存在，这表明结晶水在合成物材料的形成过程中也发挥着一定的作用和影响。

3.2.2 紫外光谱分析

应用紫外吸收仪对新型荧光材料进行分析和检测，得到合成物的紫外光谱图。然后可以进一步分析合成物的紫外吸收数据，具体分析如表3所示。

表3 合成物的紫外分析

结合水的溶液，可以发现合成物在波长为221nm和279.5nm时会被紫外线吸收而发生光反射，使用到的原料邻菲咯啉分别在225nm和260nm时才会发生紫外线吸收的反应。在它们各自形成合成物后，会发生相应的位移，从而影响紫外线的波长，也就呈现当前所达到的合成物波长，分别是230nm和269.5nm的波长。之后在形成合成物以后，分子的运行轨道随之发生变化，降低了电子的效率，这也使得合成物的紫外线吸收效率受到影响，从而产生一些相应的变化。

3.3 核磁共振图分析

核磁共振仪主要用于测试材料的表征，可以广泛应用于农学、医学、物理学、化学以及材料学等多个领域，并且与质谱、红外吸收光谱和紫外吸收光谱共同构成四谱，该仪器在检测过程中具有精密、准确、不会破坏样品的优点。

苯环与邻菲咯啉上各自存在着化学键H，它们分别与草酸分子结合形成合成物，此时苯环上的胺基分子N和轨道重合覆盖，形成一个大的共轭体系，另一方面邻菲咯啉上的N分子也与轨道重叠，形成巨大的电子体系。这样一来形成的两个化合物会发生相互作用，共轭体系和电子体系作用后就发生位移，一方面共轭体系会增加电子，使得自身的密度增大，另一方面，电子不断向外输送使得自身电子密度不断减小。

综上所述，可以发现钨酸钡荧光材料具备良好的荧光性质，其很大程度上是由于合成物的各个配体之间产生的相互作用形成的稳定性，例如金属离子的堆积作用和疏水作用。正是因为这样，不同的原料和配体之间会在一定的空间状态下发生重叠，从而形成一个封闭系统，这样一种状态下，所形成的合成物之间就会具有较高的稳定性，而且不仅如此其中的电子也会活跃，更有利于光线的反射，这也就是荧光材料产生较好荧光性质的原因。

4 结论及展望

荧光材料在不同的领域都会有所涉及，但是它们也难免会存在一些缺点，像持久性、发光度和极易受到外界影响等问题制约着荧光材料的发展，因此改善荧光材料将成为研究和发展的重点。目前可以根据添加剂的性能，从中入手，研究改善添加剂，从而实现荧光材料的改进，延长发光的持久性。而且除了添加剂的使用和改变之外，材料的内部分子结构也是影响的关键部分，改变分子结构并且选择适合的物质作为原材料也将有助于研制新型的荧光材料。而且由于这种荧光材料的可应用领域广泛，可以结合实际的应用情况，取长补短，不断研制改进结合具体情况将材料应用到适合的领域中去。

荧光材料由于具备良好的特性，在农业、工业、物理及化学等领域都有着广泛的应用价值，而且在日常生活中也已经很常见，占据着越来越重要的位置，从防伪标志、装饰材料和电子通信到化学原料、染料等都会涉及。无机稀土类荧光材料可以应用于发光领域，而且环境不同荧光的影响也发生变化，因此这类稀土无机化合物可以应用于生物学和医药学。随着技术的不断进步和发展，研究新型荧光材料已经成为当下的一个热门产业。利用邻菲咯啉、草酸和氢氧化钠、金属化合物等原料合成新型的荧光材料，而且在此实验的基础之上具体分析和研究荧光材料的特性和应用之处，以及所研制出的荧光材料性质如何，是否可以推广和利用。结果发现，合成的荧光材料具有良好的荧光性质，可以将其作为一条研制的新途径，这是化学研制新型荧光材料过程的一次新的尝试，将有利于推动化学领域、材料领域和社会生活的进步。

不仅如此，随着虚假产品的不断增加，已经演变发展成为一种严重的社会问题，防伪识别也已经是人们关注的一类事物。荧光材料正好可以实现这一作用，其具有安全性，持久性好，也容易进行识别，或许这也将成为荧光领域重点研发的一类应用，同样在电子器件和光学材料领域也会有较大的发展空间。