综合创新实验教学设计思路

目前，具有节能环保、寿命长、成本低的照明技术——发光二极管（简称LED），正走进千家万户。相比于传统的照明光源，它所具备的优点以及给人们生活带来的便利，使它成为具有无限发展潜力的新兴产品。对LED的研究重点是荧光转换型白光LED，其技术方案是通过蓝光LED和黄色荧光粉组合实现的，但该方案由于红光的缺失，使得色温偏高［2］，很难符合低色温照明的要求。另一种常用的技术方案是，通过紫外/近紫外芯片激发红、绿、蓝荧光粉，调节荧光粉的配比，得到白光。但红色或绿色荧光粉对蓝光有颜色再吸收的现象，导致其发光效率不够高。因此，基于LED应用的单相稀土白色发光材料，一直以来都是材料学界和产业界关注的热点问题。

本文从单相稀土白色发光材料研究焦点出发，综合考虑云南大学稀土发光材料科研成果和实验教学资源现有情况［3］，设计了一个“Dy3+激活硼磷酸盐基质Li2NaBP2O8的合成及发光性能”的综合创新实验。硼磷酸盐体系材料结构中存在硼氧四面体、硼氧三角形及磷氧四面体基团，这些基团相互连接可形成复杂的三维网络状框架结构，有利于为激活剂稀土离子提供多种配位场环境，调控其发光特性。在已报道的相关研究中，我们发现了硼磷酸盐基稀土发光材料的诸多优点，比如合成温度低、污染少、成本低、发光亮度大等。因此，在本综合创新实验中选取硼磷酸盐基质Li2 NaBP2O8较为合适，在教学过程中开展相关实验较为安全，同时也符合产业化的需求，能让学生深入理解开展材料研究相关工作的最终目的。镝离子（Dy3+）是一种很有研究潜质的稀土离子，其在蓝色（460～510纳米）和黄色（560～605纳米）区域具有两个强发射带［4］。最近的许多研究报道中均表明，Dy3+周围的晶体学环境会对黄蓝光的发射比例（Y/B）产生非常明显的影响。通过调控Dy3+的局域场环境可调节Y/B比例，有可能会得到白光［5］。因此，本综合创新实验选用Dy3+激活Li2 NaBP2 O8基质，对其开展合成、结构形貌表征及发光性质测试分析等实验，体现了实验的综合性和系统性。实验内容来源于云南大学稀土发光材料相关研究成果，体现了实验的创新性和前沿性。