组合优化设计制备Y~(3+)/Dy~(3+)共掺Bi_2ZnB_2O_7新型荧光粉的发光性质

为获得Bi2ZnB2O7:Y3+/Dy3+新型荧光粉材料的最强黄光发光强度,运用均匀设计和二次通用旋转组合设计相结合法对Y3+/Dy3+最佳离子掺杂浓度进行优化研究,得到Y3+和Dy3+离子的最佳掺杂浓度分别为4.498mol%和6.001mol%.采用高温固相法合成最优样品,对样品结构进行表征,测定其激发光谱和发射光谱对Dy3+离子在Bi2ZnB2O7基质中的发光性质,研究发现:样品在452nm激发下,发射光谱主要由(460~500nm)蓝光发射、(550~610nm)黄光发射、(650~700nm)红光发射组成,分别对应于Dy3+的4F9/2→6H15/2、4F9/2→6H13/2及4F9/2→6H11/2跃迁;Bi2ZnB2O7基质为Dy3+提供了非中心对称的晶格格位;最优样品中Dy3+的荧光寿命为0.427ms,与相同浓度Dy3+单掺杂样品相比较可知引入Y3+在一定程度上提高了发光强度.     

SrAl_2B_2O_7:Dy~(3+)材料的制备及其发光性能

采用高温固相法制备了SrAl2B2O7:Dy3+发光材料.在350nm紫外光激发下,测得SrAl2B2O7:Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为480,573和678nm;分别和Dy3+的4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2,4F9/2→6H11/2的跃迁发射相对应;监测573nm的发射峰,得到材料的激发光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为295,325,350,365,400nm.研究了Dy3+掺杂浓度对SrAl2B2O7:Dy3+材料发射光谱的影响,随着Dy3+掺杂浓度的增大,SrAl2B2O7:Dy3+材料的Iy/Ib逐渐增大,根据Judd-Ofelt理论解释了其原因.随着Dy3+掺杂浓度的增大,Dy3+的4F9/2→6H13/2跃迁产生的573nm发射峰强度先增大,在4%时达到最大值,之后减小,其自身的浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.不同的电荷补偿剂Li+,Na+,K+的引入均使发光强度得到提高,尤其以Li+最佳,发光强度提高了大约33%.     

近紫外光激发单一基质白光荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12)∶Dy~(3+)的制备及发光特性

采用高温固相法在1 400℃下合成了近紫外光激发的单一基质白光荧光粉Ca3Y2-xSi3O12∶xDy3+。XRD检测结果显示,合成的荧光粉主晶相为Ca3Y2Si3O12。荧光光谱分析结果表明:Ca3Y2-xSi3O12∶xDy3+硅酸盐荧光粉可以被348 nm的近紫外光激发,产生白光发射,两个主发射峰位于481 nm(4F9/2→6H15/2)和572 nm(4F9/2→6H13/2)。用481 nm最强峰监测,得到主激发峰位于348 nm的激发光谱,该光谱覆盖了300~450 nm的波长范围。研究了Dy3+离子掺杂浓度及助熔剂H3BO3对荧光粉发光特性的影响,Dy3+离子的最佳掺杂量x(Dy3+)为5%,助熔剂的最佳质量分数为2%。色坐标分析显示:荧光粉的色坐标随着掺杂离子浓度及助熔剂加入量改变而发生变化。x(Dy3+)为5%且H3BO3的质量分数为2%的样品的色坐标为(0.29,0.33),位于标准白光点的色坐标范围内。     

白光LED用Sr1-xB6O10:xDy3+发光材料的制备及发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr1-xB6O10∶xDy3+材料,研究了Dy3+掺杂浓度对Sr1-xB6O10∶xDy3+材料发射光谱的影响。在349 nm紫外光激发下,Sr1-xB6O10∶xDy3+材料的发射光谱均呈双峰发射,分别为4F9/2→6H15/2的蓝光和4F9/2→6H13/2的黄光。随着掺杂浓度的增大,Dy3+的4F9/2→6H15/2跃迁产生的蓝光发射峰强度先增大,在4%时达到最大值,之后减小。样品的色坐标位于蓝白色区,当Dy3+的摩尔分数为2%,4%,6%,8%,10%时相对应的色坐标分别位于A(0.263,0.317)、B(0.243,0.321)、C(0.233,0.317)、D(0.248,0.296)、E(0.267,0.325)。     

La7(1-x)P3O18∶xDy3+的白光发光性能

使用高温固相法制备了La7(1-x)P3O18∶xDy3+发光材料,在347nm激发下,其发射峰分别为480、578、664nm,分别对应离子Dy3+能级内的4F9/2→6H15/2、6H13/2和6H11/2跃迁.随着Dy3+浓度的增加,黄光和蓝光的强度的比值逐渐减小,当Dy3+浓度为2mol％时,发光强度最大,计算出的色坐标处于白光区域内(0.33,0.33),该材料的发光颜色随Dy3+浓度的变化而在白光区域内改变,因此,该材料可作为紫外激发的白色发光材料.     

Tm3+/Dy3+共掺硫卤玻璃中红外发光和能量传递研究

用熔融急冷法制备了系列Tm3+/Dy3+共掺0.9(Ge25Ga5S70)-0.1CsI硫卤玻璃,测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下中红外荧光光谱特性.结果表明:Tm3+离子的引入能够有效提高Dy3+离子2.9 μm中红外荧光强度.当Tm3+离子掺杂浓度固定,随着Dy3+离子掺杂浓度的增加,Tm3+:3F4→3H6跃迁产生的1.8 μm荧光强度和荧光寿命明显单调下降,Tm3+:3F4→Dy3+:6H11/2能量传递为Tm3+/Dy3+之间能量转移的主要途径.由于Tm3+:1.8μm荧光发射光谱与Dy3+:6H15/2→6H11/2的吸收光谱之间存在较大的重叠区,Tm3+/Dy3+之间有效的能量传递主要来源于Tm3+:3F4能级向Dy3+:6H11/2能级的共振能量传递.     

白光LED用Ba3La（PO4）3∶Dy3+荧光粉的制备与发光性能

通过高温固相法合成了一系列Ba3La1-x(PO4)3∶xDy3+荧光粉材料。利用XRD测量样品的物相,结果显示样品为纯相Ba3La(PO4)3晶体。样品的激发光谱由一系列宽谱组成,峰值分别位于322,347,360,386,424,451 nm。在347 nm激发下,荧光粉在482 nm(4F9/2→6H15/2)和575 nm(4F9/2→6H13/2)处有很强的发射。研究了不同Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响,当Dy3+摩尔分数x=0.10时出现猝灭现象,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。确定了不同Dy3+掺杂浓度的Ba3La(PO4)3∶Dy3+的荧光寿命。Ba3La(PO4)3∶Dy3+荧光粉发射光谱的色坐标位于白光区域。     

980nm激发下Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2-ZnO粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品,重点报道了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品在980nm激发下的上转换发光现象。在常温下测试得到的发射光谱显示3个发射峰,中心波长依次为540,671和762nm,分别对应Ho3+的5S2/5F4→5I8,5F5→5I8,5S2/5F4→5I7或5I4→5I8跃迁过程。稀土离子的掺杂浓度明显影响样品的上转换发光特性,当Ho3+浓度确定的情况下,随着Yb3+含量增大,红光强度和绿光强度先减小后增大,近红外光却先增大后减小,而绿光强度与红光强度的比值一直减小。当Yb2O3含量为4.7mol%时,随着Ho3+含量增大,各波段荧光强度均减小,而绿光强度与红光强度的比值基本不变。双对数曲线显示3个波长的上转换发光的发射过程均为双光子过程,对样品的上转换发光机制做了详细的说明。XRD显示样品的均匀性良好。     

Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能

采用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃,确定了最佳熔化温度(1 100℃)和退火温度(440℃,480℃)。测定得到基质玻璃的透过率为85%,掺入稀土后,透过率有所下降,并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器(LD)激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰,分别为410,532,546和656 nm,对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3+/Er3+(摩尔分数)和Er3+浓度对上转换发光强度的影响,当Yb3+∶Er3+=4∶1、Er3+摩尔分数为1.5%时,上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系,确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3+,Er3+离子间的能量传递,建立了上转换发光机制。     

白色长余辉材料Ca_xMgSi_2O_(5 x)∶Dy~(3 )系列的发光性能

制备并研究了一系列具有白色长余辉的钙镁硅酸盐材料,CaxMgSi2O5 x∶Dy3 (x=1,2,3)。在紫外激发的发射谱中观察到来自Dy3 的4f组态内发射:对应4F9/2→6H15/2跃迁的蓝色发射(480nm)以及对应4F9/2→6H13/2跃迁的黄色发射(575nm)。低压汞灯(254nm)辐照后产生的长余辉光谱成分与发射谱相同,蓝光与黄光的混合组成白色光。对所研究的大部分样品,白色长余辉发射持续时间超过1h。研究了发射光强度对Dy3 浓度的依赖以及黄光与蓝光强度比与Dy3 掺杂浓度之间的关系,发现不同的基质有不同Dy3 浓度的依赖关系。室温以上的热释光谱表明所研究材料在室温以上具有丰富的热释光峰,因此有潜力进一步改善其长余辉性能。结合实验结果和以往研究,简要讨论了这一类材料的陷阱来源和长余辉发射机理。     

近紫外激发单基质白光荧光粉NaLaMgWO6∶Dy^3+/Bi^3+的制备及能量传递

采用高温固相法制备了一系列单基质荧光粉NaLa1-x-yMgWO6∶xDy3+/yBi3+(x=0.01,0.02,0.04,0.06;y=0.01,0.02,0.04,0.06)。通过对Dy3+/Bi3+双掺杂浓度进行优化,Bi3+离子的掺杂不仅可以有效增强荧光粉的发光强度,还实现了发光颜色的可调。通过对系列NaLaMgWO6∶xDy3+/0.02Bi3+样品的荧光衰减曲线的分析可知,Dy3+离子浓度从1%增加到6%,Bi3+离子的荧光寿命逐渐减少,从而有力地证明了NaLaMgWO6∶Bi3+/Dy3+荧光粉中存在Bi3+→Dy3+的能量传递过程。另外,通过电多极相互作用公式计算可知,Bi3+→Dy3+能量传递过程为偶极-偶极的相互作用,最优Bi3+/Dy3+掺杂样品的能量传递效率达到42.67%。在紫外光的有效激发下,通过改变Dy3+离子掺杂浓度,NaLaMgWO6∶Bi3+/Dy3+荧光粉可以实现白光发射。研究证明NaLaMgWO6∶Bi3+/Dy3+荧光粉是一种具有潜在应用前景的白光发光材料。     

单一基质白色荧光粉Ca_9Al(PO_4)_7:Ce~(3+),Dy~(3+)的制备与发光性能

采用高温固相法在还原气氛下合成了Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+荧光材料,并对其发光特性进行了研究。XRD测试表明所合成样品为纯相Ca9Al(PO4)7晶体。在268 nm紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Ce3+呈现峰值位于363 nm的宽带发射。在350 nm近紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Dy3+发射光谱为窄带谱,主峰分别位于483 nm和574 nm,对应Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2特征跃迁,呈黄白光发射。荧光光谱表明:Ce3+,Dy3+共掺之后,Ce3+不仅对Dy3+的特征发射有明显的敏化作用,而且通过调节Ce3+和Dy3+的掺杂比例,可实现从黄白光到白光的颜色变化。研究发现:Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+样品中,掺杂离子的最佳摩尔分数为x=0.02,y=0.02,此时色坐标为(0.306,0.313)。     

12CaO·7Al_2O_3∶Ce~(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。     

橙红色荧光粉Ca_3Y_2(Si_3O_9)_2∶Sm~(3+)的制备及发光性能的表征

采用高温固相法合成了Ca3Y2-2x(Si3O9)2∶2xSm3+系列荧光粉,并表征了材料的发光特性.X射线衍射图谱表明:得到的样品为纯相Ca3Y2(Si3O9)2晶体;样品的激发光谱主要来源于Sm3+的特征激发;分别采用紫外、近紫外和蓝光作为激发源,样品均发射橙红光.在402nm近紫外光激发下,Ca3Y2(Si3O9)2∶Sm3+发射光谱主要由3个峰组成,发射峰值分别位于565nm、604nm和651nm,归属于Sm3+的4G5/2→6HJ/2(J=5,7,9)跃迁,其中发射主峰位于604nm处.通过时间分辨光谱测得Sm3+的4G5/2能级的荧光寿命.随着Sm3+摩尔浓度的增加,样品发光强度先增强后减弱,当x=0.02时发光强度达到最大,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.     

Bi3+掺杂对Sr2MgSi2O7:Eu2+荧光粉的结构及发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在还原气氛下制备了Sr2MgSi2O7∶Eu2+,xBi3+(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)荧光粉,并用XRD、TG-DTA及激发与发射谱仪对样品的结构及发光性能进行了表征.结果发现:单掺杂Bi3+的Sr2MgSi2O7样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为286 nm的宽带谱,这是由于激发态时Bi3+的3p1→1S0电子能级跃迁而造成的;单掺杂Eu2+的Sr2MgSi2O7样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为358 nm的宽带谱,这是典型的Eu2+的4f65d3→4f7跃迁而引起的.当Bi3+离子掺杂到Sr2MgSi2O7∶Eu2样品的摩尔分数为0.04时,样品的发射强度是未掺杂Bi3离子样品的1.9倍.     

Er3+掺杂钇稳定氧化锆的上转换发光

将共沉淀法制备的前驱体于1 200℃煅烧3h得到不同浓度稀土铒离子掺杂的钇稳定氧化锆基上转换粉体Zr0.92-xY0.08O1.96-0.5x∶xEr3+。用X射线衍射仪和荧光光谱仪分别测试样品的物相结构和上转换荧光光谱,探讨了样品可能的上转换机理。结果表明:样品中加入8mol%的Y3+可获得结晶性良好、单一稳定的立方型氧化锆固溶体,同时由于加入的三价钇离子和四价锆离子半径大小与价态的差异造成c-ZrO2对称性的降低并形成氧缺陷,这有利于样品的上转换发光性能的稳定和提高,扩大其实际应用。在980nm红外光激发下,样品发出539nm(2 H11/2→4 I15/2),552nm(4 S3/2→4 I15/2)左右的绿光和656nm,680nm(4 F9/2→4 I15/2)左右的红光。Er3+掺杂浓度较低(0.1mol%)时,样品的发光是以激发态吸收作用产生的绿光为主;随着Er3+掺杂浓度的增加,产生2 H11/2+4 I15/2→4 I9/2+4 I13/2,4 F7/2+4 I11/2→2 4 F9/2和4 I15/2+4 I9/2→24 I13/2的交叉弛豫作用,使得样品的绿光减弱,红光明显增强;Er3+掺杂浓度较高(9mol%)时,样品发光以红光为主,绿光微弱,交叉弛豫作用居于主导地位。     

Sr2CeO4∶Dy3+荧光粉的合成以及发光特性的研究

以亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法合成了Sr₂CeO₄∶Dy3+荧光粉,并表征其结构、颗粒形貌及发光性能。研究结果表明：Sr₂CeO₄∶Dy3+无其他杂相存在且粉末颗粒大小均匀。其紫外-可见吸收带集中在480 nm附近;在370 nm紫外光激发下,其发射图谱为一多峰发射;监测470 nm的发射峰,所得样品的激发谱为一双峰宽谱,峰位为292和338 nm。同时研究了Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响,结果显示,随着Dy3+浓度的增大,其黄、蓝发射峰强度比值逐渐增大,但发光强度呈现先增大后减小的趋势,在Dy3+掺杂浓度为0.4 mol%时达到最大值。     

Ca2SiO4:Dy3+材料的制备及其发光特性

采用高温固相法制备了Ca2SiO4:Dy3 发光材料,在365 nm紫外光激发下,测得Ca2SiO4:Dy3 材料的发射光谱为一多峰宽谱,主峰分别位于486 nm,575 nm和665 nm处;监测575 nm发射峰,测得材料的激发光谱为一多峰宽谱,主峰分别位于331 nm,361 nm,371 nm,397 nm,435 nm,461 nm和478 nm处,研究了Dy3 掺杂浓度对Ca2SiO4:Dy3 材料发射光谱及发光强度的影响,结果显示,随Dy3 浓度的增大,黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大,利用Judd-Ofelt理论解释了其原因;随Dy3 浓度的增大,Ca2SiO4:Dy3材料发光强度先增大,在Dy3浓度为4 mol%时到达峰值,而后减小,根据Dexter理论其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用,研究了电荷补偿剂Li ,Na 和K 对Ca2SiO4:Dy3 材料发射光谱的影响,结果显示,不同电荷补偿剂下,随电衙补偿剂掺杂浓度的增大,Ca2SiO4:Dy3 材料发射光谱强度的演化趋势相同,即Ca2SiO4:Dy3材料发射峰强度先增大后减小,但不同电荷补偿剂下,材料发射峰强度最大处对应的补偿剂浓度不同,对应Li ,Na 和K 时,浓度分别为4 mol%,4 mol%和3 mol%.     

橙红色荧光粉Ca3Y2(Si3O9)2∶Sms3+的制备及发光性能的表征

采用高温固相法合成了Ca3Y2－2x(Si3O9)2∶2xSm3+系列荧光粉,并表征了材料的发光特性.X射线衍射图谱表明:得到的样品为纯相Ca3Y2(Si3O9)2晶体;样品的激发光谱主要来源于Sm3+的特征激发;分别采用紫外、近紫外和蓝光作为激发源,样品均发射橙红光.在402 nm近紫外光激发下,Ca3Y2(Si3O9)2∶Sm3+发射光谱主要由3个峰组成,发射峰值分别位于565 nm、604 nm和651 nm,归属于Sm3+的4G5/2→6HJ/2(J=5, 7, 9)跃迁,其中发射主峰位于604 nm处.通过时间分辨光谱测得Sm3+的4G5/2能级的荧光寿命.随着Sm3+摩尔浓度的增加,样品发光强度先增强后减弱,当x=0.02时发光强度达到最大,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.     

Bi离子掺杂GeO2-Al2O3-M(M=Na2O,BaO,Y2O3)玻璃的光学性质

用高温熔融法制备了Bi离子掺杂浓度为1mol%的GeO-B2O3-Na2O (GBNB),GeO2-Al2O3-Na2O(GANB),GeO2-Al2O3-BaO(GABB)和GeO2-Al2O3-Y2O3(GAYB)玻璃.测定了样品玻璃的差热曲线、吸收、发射光谱及荧光衰减曲线.实验发现GBNB,GANB,GAYB,GABB的吸收边带逐步发生红移.由于这些吸收边带是由Bi3+的6s2电子到Bi5+ 6s0空轨道的跃迁引起.因此推断GBNB,GANB,GAYB,GABB玻璃中Bi5+离子的含量逐步增加.在GABB,GAYB,GANB三个样品中观察到发光中心约1220nm超宽带荧光发射.荧光强度从GABB,GAYB,GANB逐步减弱,荧光半高宽和荧光寿命逐步变小.这些超宽带的荧光归属为Bi5+离子的发光所致.从吸收与荧光光谱的变化,推断在GeO2-Al2O3玻璃中引入BaO,Y2O3组分有利于Bi5+离子的形成.讨论了BaO,Y2O3化学组分对Bi离子在玻璃中的价态影响的内在机理.