绿色荧光粉Ba2-xB2O5:xTb3+的制备及发光性能研究

采用高温固相法合成了Ba2-xB2O5:xTb3+绿色荧光粉。XRD图谱表明合成物质为纯相的Ba2B2O5晶体。该样品在256 nm(4f8→4f75d1)处有最强激发;有4个发射峰,分别位于489 nm(5D4→7F6),545 nm(5D4→7F5),585 nm(5D4→7F4)和622 nm(5D4→7F3);其中在545 nm处有最强发射。随着Tb3+掺杂浓度的不同,激发峰与发射峰的强度先增大后减小,当x=0.7时最佳。研究了电荷补偿剂Na+对发光性能的影响,样品的发射光谱强度随Na+掺杂浓度的增大而增大,当掺杂浓度达到或超过Tb3+浓度后发射光谱强度下降。     

Dy3+单掺及Dy3+,Er3+共掺GdVO4纳米粒子的制备及发光性能的研究

用水热法制备了Dy3+单掺及Dy3+,Er3+双掺GdVO4纳米荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和荧光(FL)光谱对合成样品的结构、形貌和发光性能进行表征;探讨了Dy3+掺杂浓度、络合剂对GdVO4:Dy3+纳米晶的结构、形貌和发光性能的影响;考察了不同波长的近红外光和紫外光激发的GdVO4:Dy3+,Er3+,得到不同颜色的上转换和下转换荧光光谱。以760~830 nm近红外光和210~380 nm紫外光激发GdVO4:Dy3+纳米晶,可获得Dy3+蓝绿色双模发光;其中蓝光来自于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2跃迁,绿光由Dy3+离子4F9/2→6H13/2跃迁产生。     

绿色荧光粉KNaCa2（PO4）2:Tb3+的制备及发光性能研究

采用高温固相法成功制备了KNaCa2(PO4)2:Tb3+绿色荧光粉,并研究了其发光性质。测量了其激发和发射光谱,样品发射峰位于418,440,492,545,586,622 nm,分别对应Tb3+的5 D3→7 F5,5 D3→7 F4,5 D4→7 F6,5 D4→7 F5,5 D4→7 F4,5 D4→7 F3能级跃迁,主发射峰位于545 nm。主激发峰位于350～390 nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与InGaN管芯匹配。确定了在KNaCa2(PO4)2基质中Tb3+浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机制。研究了不同电荷补偿剂对KNaCa2(PO4)2:Tb3+材料发光的影响,其中Li+离子改善其发光强度最为明显。     

近紫外激发Sm3+与Sr2+,Ba2+,Bi3+共掺杂的La1/3NbO3的发光性质

通过高温固相反应合成了La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉.样品的荧光光谱表明,La1/3NbO3∶Sm3+荧光粉最强的激发带在406 nm,对应于Sm3+的6H5/2→4K11/2跃迁,属于近紫外区(365～410 nm).当激发波长为406nm时,样品的最强发射峰位于596 nm,是由Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁而产生的.因此,La1/3NbO3∶Sm3+可以作为基于近紫外激发的白光发光二极管(LED)的红光材料.而且,La位共掺杂Sr2+,Ba2+和Bi3+使样品的荧光强度大大增加,在最佳掺杂浓度时的量子产率分别为5.4%,7.5%和5.3%.     

Yb3+/Tm3+掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备及发光特性

以聚乙二醇为配位剂,用水热法制备出纳米级上转换发光粉Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2。研究了不同cYb/cTm对上转换发光强度的影响,实验表明当cYb/cTm=5∶1时,上转换发光强度最强。用XRD,SEM确定了Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2是四方晶系,其粒径在25~35 nm范围,且分散均匀。用980 nm半导体激光器(LD)对其进行激发,在室温下观察到了365 nm附近紫外发射峰、456 nm,476 nm附近的蓝光发射峰和648 nm附近的红光发射峰,分别对应于Tm3+离子的1D2→3H6,1D2→3F4,1G4→3H6和1G4→3F4的跃迁。根据泵浦功率与发光强度的关系得出紫外发射峰、蓝光和红光发射均为双光子过程。     

GdF3∶Eu3+/NaGdF4∶Eu3+纳米晶的水热合成及发光性质

采用水热法,以聚乙二醇(400)为分散剂,以NaOH和HNO3溶液调节初始溶液pH值,合成GdF3∶Eu3+和NaGdF4∶Eu3+纳米晶。XRD和SEM结果表明:在酸性溶液(pH=3,5)、中性溶液(pH=7)和碱性溶液(pH=9)中,分别获得具有正交结构的GdF3∶Eu3+纳米晶,GdF3∶Eu3+和NaGdF4∶Eu3+混合晶,六方结构NaGdF4∶Eu3+棒状微米晶。根据Scherrer公式估算pH=3和pH=5时制备纳米晶的一次性粒径分别为49和28 nm。样品的发射光谱结果表明:特征发射峰来自于5D2、5D1、5D0到7FJ跃迁。在主晶相为GdF3样品中,主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁;晶相为NaGdF4样品的主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁。5D0→7F1和5D0→7F2跃迁发射相对强度比值显示:Eu3+在NaGdF4晶体中的格位对称性下降。激发光谱显示出Gd3+和Eu3+具有较好的能量传递。     

Ce和Dy在Cd0.5Zn0.5B4O7中的发光特性及能量双向传递

采用高温固相法制备了白蓝光双发射为一体的Cd0.5Zn0.5B4O7∶Ce/Dy系列发光材料. 由XRD测得Cd0.41Zn0.5B4O7∶Ce0.04/Dy0.02的晶胞参数: a=1.3885 nm, b=0.8020 nm, c=0.8670 nm, 属于正交晶系, Pbca空间群. 在Ce/Dy双掺的体系中存在Ce3+和Dy3+两种发光中心, 254~350 nm激发主要是Dy3+的 4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁发射, 而355—390 nm激发主要为Ce3+的5d→4f跃迁发射. 340 nm激发Ce/Dy双掺发光体的发射强度是同浓度Dy3+单掺的31倍, Ce3+是Dy3+的高效敏化剂, 而355—390 nm激发Dy3+是Ce3+的敏化剂. 体系中存在少见的Ce3+→Dy3+与Dy3+→Ce3+的能量双向传递.     

ZrO2∶Tb3+纳米晶的离子交换法制备及其发光特性

以强碱性阴离子交换树脂为交换介质,采用离子交换法制备了稀土Tb3+离子掺杂的ZrO2:Tb3+纳米晶.通过XRD,TG-DSC,TEM,HRTEM等手段分析了样品制备过程的物相变化及晶粒形貌,用荧光光度计研究了样品的三维荧光光谱、激发光谱和发射光谱.结果表明:前驱沉淀物经800℃焙烧处理2 h,制备出近方型形貌,颗粒分散性好、尺寸约为40 nm的四方相ZrO2:Tb3+纳米晶.当焙烧温度升高到900℃以上时样品出现了少量单斜晶相,而经800℃焙烧处理的纯Zr02是以四方相和单斜相同时存在.说明稀土Tb3+离子的掺杂对ZrO2基质的四方晶相起到稳定作用.由ZrO2:Tb3+)的等角三维荧光光谱图显示Tb3+在ZrO2基质中的最佳激发波长为290 nm:在290 nm波长光的激发下观察到纳米ZrO2中Tb3+的发射峰位于491,545,582 nm分别对应于Tb3+的5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F4能级跃迁,以491,545nm的发射峰最强,其中经800℃焙烧处理的样品其5D4→7F6跃迁发射与5D4→7F5跃迁发射强度几乎相同,说明该法制备的纳米ZrO2:Tb3+中5D4→7F6跃迁发射增强,使Tb3+发光的蓝色成分增加了.     

固相反应法制备BaHfO3∶Ce纳米粒子及发光特性

通过固相反应法合成了BaHfO3:Ce纳米粒子.采用XRD、SEM等手段分析了粉体合成过程的物相变化及形貌特性:用荧光光度计分析了样品的激发和发射光谱.结果表明:混合粉体经1000℃煅烧2 h,合成出近似球形、分散性良好的BaHfO3:Ce纳米粒子.一次粒径约30 nm.掺杂少量Ce3+离子能引起基质BaHfO3的晶格畸变,并未改变立方晶系结构.BaHfO3:Ce样品的激发光谱由2个激发峰构成,峰值分别位于396和446nm处.396 nm波长激发的发射光谱主要由2个发光谱带组成,其峰值分别位于531和591 nm波长处,发光机制对应Ce3+的5d→2F5/2和5→2F7/2能级跃迁.用446 nm波长激发时,只有一个宽带发射峰,峰值位于593 nm处,而530 nm附近的峰已趋于平缓.当掺杂Ce3+u的物质的量分数为0.9%时,发射峰值达到最大;当Ce3+含量为1.1%时,导致发射峰值强度降低,这是由于Ce3+的浓度猝灭产生的.     

Sr2SiO4∶Dy3+材料制备及发光特性

采用高温固相法制备了Sr2SiO4∶Dy3+发光材料. 在365 nm紫外光激发下, 测得Sr2SiO4∶Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱, 主峰分别为486, 575和665 nm; 监测575 nm的发射峰, 所得材料的激发光谱为一个多峰宽谱, 主峰分别为331, 361, 371, 397, 435, 461和478 nm. 研究了Dy3+掺杂浓度对Sr2SiO4∶Dy3+材料发射光谱强度的影响. 研究结果显示, 随着Dy3+浓度的增大, 黄、蓝发射峰比值(Y/B)也逐渐增大; 随着Dy3+浓度的增大, 575 nm发射峰强度先增大后减小. 加入电荷补偿剂Li+, Na+和K+均提高了Sr2SiO4∶Dy3+材料的发射光谱强度, 其中以Li+的情况最为明显.     

Yb3+/Tm3+共掺杂的钨酸镉纳米晶发光性能的研究

本文采用水热法制备了稀土离子Yb3+/Tm3+共掺杂的钨酸镉纳米晶。运用X-射线粉末衍射、场发射环境扫描电子显微镜和光谱分析对制备的样品的结构和发光性能进行了表征。根据XRD图谱可知,钨酸镉为单斜晶系,晶粒平均尺寸在28 nm左右。从ESEM图片可明显看出,钨酸镉呈纳米棒结构,直径在30 nm左右,长径比在5~8之间。利用980 nm半导体激光器激发钨酸镉纳米晶得到样品的发射光谱,存在一个较强的蓝光发射,发光峰位于481 nm,对应于Tm3+的1G4→3H6能级的跃迁,分析了Tm3+/Yb3+离子共掺体系的发光机制。讨论了发光强度随稀土离子浓度的变化,当Tm3+离子的掺杂浓度在2mol%,Yb3+/Tm3+物质的量浓度比cTm3+/cYb3+=10时钨酸镉纳米晶的发光强度最强。根据泵浦功率与发光强度之间的关系,可知处于481 nm的蓝光发射属于三光子过程,由发光强度与掺杂浓度之间的双对数衰减曲线可知,引起蓝光发射源于Tm3+的电偶极跃迁。     

Er3+/Yb3+共掺纳米In2O3的制备及上转换发光

用低温溶剂热法以乙二醇为溶剂合成了Er3+和Yb3+共掺的In2O3纳米晶。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、漫反射光谱和上转换发光光谱对样品进行了分析。XRD和TEM结果表明,产物为纯的立方相In2O3结构,粒径约为30 nm;漫反射光谱显示了In2O3∶Er3+,Yb3+纳米晶在522、653和975 nm附近有3个吸收带;在980 nm近红外光激发下,样品发射出中心波长为525及555 nm的绿光和662 nm的红光,分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;研究了Er3+和Yb3+离子的不同掺杂浓度对发光强度的影响,确定了Yb3+和Er3+离子的最佳掺杂浓度均为3%;双对数曲线显示绿光和红光的发射过程均为双光子吸收过程,对样品的上转换发光机制进行了初步讨论。     

Ba_3(PO_4)_2:Ce~(3+),Dy~(3+)荧光粉的组成与发光特性研究

在活性炭还原气氛下高温固相法合成了Ba3(PO4)2:Ce3+,Dy3+紫外发射荧光粉。XRD图谱表明,烧结温度为1100℃时保温处理3 h,样品为单相的Ba3(PO4)2型六方晶系结构。荧光光谱显示:单掺Ce3+样品中,Ce3+掺杂浓度为8%(摩尔分数)时样品的发光最强,发射峰的位置处在350 nm附近(Ce3+的2D→2F5/2和2D→2F7/2跃迁发射)。适量的Sr2+取代部分Ba2+离子,改变了基质晶格环境,使样品的发光强度得到提高且发射峰向长波方向红移。引入Dy3+作为敏化剂,样品发射峰红移到386 nm,亮度增强,主要是由于Dy3+和Ce3+之间发生了有效的能量传递过程。确定了Dy3+的最佳掺杂浓度为3%,发光强度提高了27%。     

微波辅助水热法反应参数对NaYF4:Dy3+晶相、形貌、发光性能的影响

采用微波辅助水热法快速制备了可重复性良好的NaYF_4:Dy~(3+)样品,研究了一系列反应参数对NaYF_4:Dy~(3+)晶相、形貌、发光性能的影响。结果表明微波水热反应时间长短并未对产物的晶相、形貌、光谱性能产生明显的影响。Dy~(3+)掺杂浓度的增加并未改变样品晶相、形貌和尺寸,但发光强度发生改变,发光强度的变化趋势为先增大后减小,当Dy~(3+)掺杂浓度(物质的量分数)为1%时发光强度最强。根据具体的理论依据获得的电多极相互作用指数为6,表明Dy~(3+)之间的相互作用为电偶极-电偶极相互作用。研究了表面活性剂的种类与量对NaYF_4:Dy~(3+)晶相的影响。当使用柠檬酸钠和CTAB作为表面活性剂时,可制备得到六方相NaYF_4:Dy~(3+)。增加柠檬酸钠和CTAB的量,样品晶相未发生改变。使用EDTA-2Na作为表面活性剂时,随着EDTA-2Na量的不断增加发生从六方相到立方相晶相的转变。3种表面活性剂使用量不断增加后样品均出现尺寸减小现象。合成的一系列NaYF_4:Dy~(3+)荧光粉均在350nm紫外光激发下,出现Dy~(3+)特征峰。蓝光发射中心为479 nm,对应于Dy~(3+)的4F9/2→6H15/2跃迁;绿光发射中心为572nm,对应于Dy~(3+)的4F9/2→6H13/2跃迁,样品可实现蓝、绿发光。     

Dy3+在Ba3La(BO3)3 中的光致发光

研究了Ba3La(BO3)3 基质中Dy3 的光致发光特性; 探讨了RE3 的电荷半径比(z/r)和Ce3 , Dy3 含量对Dy3 发光强度及发光颜色的影响; 分析了Ba3La(BO3)3 中Ce3 对Dy3 发光的敏化作用; 确定了Dy3 的 4F9/2→6H15/2及4F9/2→6H13/2跃迁发射的浓度猝灭机制均为电偶极-电四极相互作用.     

YVO4∶Sm3+红色发光材料的熔盐法合成与光谱性能

采用熔盐法合成了YVO4∶Sm3+红色发光材料. 用X射线粉末衍射对其结构进行表征, 证实样品为具有锆石结构的YVO4相; 测定了样品的激发与发射光谱; 分析了不同的掺杂浓度和烧结温度对样品发光强度的影响. 研究结果表明, 采用熔盐法合成的样品均可以产生Sm3+的特征发射, 但是与其它方法相比, 熔盐法合成样品位于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, 而不是其它合成方法获得的橙色光. 当掺杂浓度为1%(摩尔分数)且在500 ℃下烧结5 h后, 熔盐法得到的YVO4∶Sm3+荧光粉的发光强度最大.     

LED用Sr(1-1.5x)Mo0.8Si0.2O3.8:Eu3+x红色荧光粉的制备及其荧光性能

通过高温固相法合成了LED用红色荧光粉Sr(1-1.5x)Mo0.8Si0.2O3.8∶Eu3+x（x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）。 通过XRD、激发光谱和发射光谱测试了材料的物相组成以及发光性能。 x=0.1样品的XRD谱与JCPDS 08-0482(SrMoO4)的标准卡片相同。 Eu3+代替晶格中Sr2+的位置成为发光中心。 随着Eu3+含量x的增加,593 nm处的5D0-7F1跃迁和614 nm处的5D0-7F2跃迁发射强度会相互转换：当x≤0.4时,以磁偶极5D0-7F1跃迁为主,发射橙色光;而当x=0.5时,以电偶极5D0-7F2跃迁发射为主,发射红光。 可能是过量掺杂的Eu3+离子,只能存在于晶格空位形成缺陷,无法占据SrMoO4中Sr2+的格位中,Eu3+在晶格中占据非对称中心的格位,导致电偶极跃迁变成允许跃迁,从而增加了5D0-7F2跃迁,减弱了5D0-7F1跃迁。 因此,可以通过调节激活剂的含量获得不同发光色的荧光粉。 Eu3+掺杂的硅钼酸锶体系,614 nm激发下,在368 nm处出现宽的基质吸收峰和467 nm处7F0-5D2的跃迁峰,且这2处的吸收峰在x=0.5时比x=0.4时强3倍左右。 材料能非常好的吸收368 nm波长的光,产生颜色可调的橙红色。 与近紫外光LED芯片匹配良好。     

γ-Zn3（PO4）2:Mn2+,Ga3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法合成了Mn2+单掺杂及Mn2+,Ga3+共掺杂的γ-Zn3(PO4)2。γ-Zn3(PO4)2:Mn2+的发射峰位于620 nm,而γ-Zn3(PO4)2:Mn2+,Ga3+发射光谱有两个发射峰,其中一个发射峰位于507 nm,另一个发射峰位于620 nm。507 nm的发射峰来自于处于四面体晶体场中Mn2+(CN=4)的4T1g-6A1g能级跃迁,而620 nm的发射峰来自于处于八面体晶体场中Mn2+(CN=6)的激发态4T1g-6A1g的能级跃迁。在Mn2+,Ga3+共掺杂的样品中,八面体场中Mn2+的激发光谱与四面体场中Mn2+的发射光谱有显著的光谱重叠,满足共振能量传递条件,从而发生了Mn2+(CN=4)向Mn2+(CN=6)的能量传递,对此进行了证明及讨论。此外,Mn2+离子在四面体场及八面体场中的浓度分布随着Ga3+离子的掺入量而发生变化。Ga3+离子对Mn2+在四面体场与八面体场浓度比值起到调节作用。随着Mn2+离子和Ga3+离子浓度的增加,发射光谱中绿光强度与红光强度比值也逐渐增加。最终,发射光谱中绿光强度与红光强度的相对比值是由Mn2+离子浓度、Ga3+离子浓度及Mn2+(CN=4)向Mn2+(CN=6)的能量传递3个因素决定的。     

KZnF3∶Ce，Tb的溶剂热合成及光谱性质

采用溶剂热法合成了Ce3+,Tb3+单掺和双掺KZnF3发光粉。分析了样品的结构与形貌。结果表明,所合成的样品均为单相,颗粒粒度分布均匀。讨论了它们的光谱特性。研究发现,在KZnF3∶Ce3+激发光谱中激发带劈裂成2个带峰,最大发光中心分别位于263 nm(主峰)和246 nm,而在发射光谱中只观察到1个带状发射峰,最大发射中心位于330 nm。在KZnF3∶Tb3+激发光谱中存在较强的基质激发峰,而在发射光谱中,发现Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)跃迁。在KZnF3双掺体系中,Tb3+的发光强度随Ce3+的浓度增加而增强,存在Ce3+→Tb3+能量传递,尤其是Tb3+的5D4→7F5跃迁发射显著增强,有望成为一种有发展前途的绿色荧光材料。     

单掺杂与共掺杂离子对Sr2Mg(BO3)2磷光体热释发光的影响

通过高温固相法合成了Sr2Mg(BO3)2磷光体, 并研究了Li＋, Bi3＋, Gd3＋, Ti4＋共掺杂对Sr2Mg(BO3)2∶Dy磷光体热释发光的影响. 研究发现: Li＋的共掺杂使Sr2Mg(BO3)2∶Dy磷光体的热释光主峰强度增加, 而 Bi3＋, Gd3＋或Ti4＋的掺入使样品的热释光强度降低. 在Li＋, Bi3＋, Gd3＋或Ti4＋共掺杂的Sr2Mg(BO3)2∶Dy磷光体高温热释光发射谱中, 我们观察到了480, 579, 662和755 nm的发射峰, 为特征Dy3＋离子的4F9/2→6H15/2, 4F9/2→6H13/2, 4F9/2→6H11/2和4F9/2→6H9/2跃迁, 与Sr2Mg(BO3)2∶Dy磷光体的发射一致. 利用峰形法, 我们评估了Sr2Mg(BO3)2∶ , ( )热释光磷光体234 ℃发光峰的动力学参数, 陷阱深度E＝1.1 eV, 频率因子s＝6.3×109 s－1, 遵循二级动力学.