MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。     

晶体基质对稀土上转换纳米材料中能量转换机理的影响

采用溶剂热法制备了尺寸均一、形貌规整的Yb~(3+),Er~(3+)共掺NaREF4(RE~(3+)=Lu~(3+),Y~(3+),Yb~(3+))纳米材料,借助稳态发光光谱和时间分辨光谱技术表征了3种基质纳米材料上转换发光行为的特性,并评估了能量传递机制.结果表明,NaLuF_4∶20%Yb~(3+),2%Er~(3+)纳米材料具有较强的稳态发光强度、较高的绿红比(540 nm/654 nm)和较长的发光寿命,NaYbF_4∶2%Er~(3+)纳米材料具有较弱的上转换发光强度、较低的绿红比(540 nm/654 nm)和较短的发光寿命.结合实验数据及能量传递机制,探讨了不同基质(NaLuF_4,NaF_4,NaYbF_4)在稀土掺杂纳米材料中对上转换能量传递机制的影响,解释了NaLuF_4基质纳米材料是较好基质材料的原因.     

Yb^(3+)/Er^(3+)共掺Gd_2Mo_3O_(12)的强绿色上转换发光及温度传感特性EI北大核心CSCD

采用固相反应法合成了Gd_2Mo_3O_(12):x%Yb^(3+)/1%Er^(3+)(x=0,2,5,10,20)荧光粉。当Yb^(3+)浓度超过5%,Yb^(3+)-MoO_4^(2-)二聚体形成并发挥敏化作用;当Yb^(3+)浓度达20%,二聚体敏化主导上转换发光。由于二聚体敏化抑制红光发射,成功获得高强度的绿色上转换发光。结合反射谱、拉曼谱、下转换谱、上转换功率关系、二聚体模型和三能级模型,详细讨论了这种和Yb^(3+)浓度有关的上转换发光。另外,基于两个绿光发射带的相对强度比,探究了最佳样品在300~500K范围内的温度传感特性,证实Gd_2Mo_3O_(12):Yb^(3+)/Er^(3+)在温度传感方面具有潜在应用价值。     

Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉的制备与发光性能

为了探究在Dy~(3+)掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉中共掺Eu~(3+)离子对其发光性能的影响,我们采用传统高温固相法制备了一系列Dy~(3+)、Eu~(3+)单掺杂和共掺杂Ba_3Y(PO_4)_3荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、荧光发射光谱和荧光衰减曲线对样品进行了表征。结果表明,所制备的荧光粉呈闪铋矿立方相。在近紫外光激发下,Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+)发射光谱在487和578 nm处有两个窄带发射峰,呈冷白光发射;Ba_3Y(PO_4)_3∶Eu~(3+)发射光谱的窄带发射位于594和616 nm处,呈发橙红光。在Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)中,由于Eu~(3+)离子补偿Dy~(3+)冷白光发射所缺的红色组分,从而实现了色纯度高、色温适中的暖白光发射。进一步探索了Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉发光机理。所制备的Ba_3Y(PO_4)_3∶Dy~(3+),Eu~(3+)单基质白光荧光粉在白光近紫外激发白光二极管(UVWLED)领域具有潜在应用价值。     

YVO_4:Sm~(3+)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YVO_4∶Sm~(3+)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YVO_4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Sm~(3+)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Sm~(3+)的 ~4G_(5/2)-~6H_(9/2)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YVO_4∶Sm_(3+)荧光粉的发光强度最大.     

水热合成LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶及其上转换发射与温度传感特性（英文）

通过在不同pH值下的简易水热法合成不同Yb~(3+)离子(n_(Yb~(3+))/n_(Lu~(3+))=5%~15%)和Er~(3+)离子(n_(Er~(3+))/n_(Lu~(3+))=1%~5%)掺杂浓度的LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶荧光粉。发现pH值对正交相LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)的合成起着关键作用。在980nm激发下,LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光体呈现出以523nm(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))和539nm(~4S_(3/2)→~4I_(15/2))为中心的强绿光上转换(UC)发射以及以660nm(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))为中心弱红光上转换发射。通过使用X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)分析测定了最强发射强度的Er~(3+)和Yb~(3+)的最佳掺杂浓度。浓度依赖性研究表明,达到最强的绿光上转换发光时最佳掺杂浓度为10%Yb~(3+),2%Er~(3+)。通过改变泵浦功率来研究LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光粉UC发光机制。通过980nm二极管激光器在293~573K的范围内研究了在523和539nm处的2个绿光UC发射带的荧光强度比(FIR)的温度依赖性,发现在490K得到最大灵敏度约为15.3×10~(-4)K~(-1)。这表明LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光体可应用于具有高灵敏度的光学温度传感器。     

GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋的合成和上转换发光特性

采用水热法制备了Er^3＋离子浓度为3%,Yb^3＋离子浓度分别为10%,20%的GdF3∶Er^3＋,Yb^3＋。XRD结果表明：合成的样品均为正交结构的GdF3,Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品的晶粒尺寸分别为28和26nm。研究了980nm红外光激发的上转换发射光谱。结果表明：红光和绿光发射分别来自于Er^3＋离子的2H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。样品的绿光发射强度较红光发射强。但绿光和红光发射的相对强度比例与Yb^3＋离子浓度有关。对Gd0.87Yb0.10Er0.03F3和Gd0.77Yb0.20Er0.03F3样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。     

基于油酸辅助水热法制备NaLuF4:Ln3+及光谱性质

采用油酸辅助水热法合成了具有上下转换发光性能的NaLuF_4∶Ce~(3+)、NaLuF_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)、NaLuF_4∶Yb~(3+),Tm~(3+)、NaLuF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)以及NaLuF_4∶Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)荧光粉材料。X射线衍射(XRD)表征结果表明产物各个衍射峰与标准卡片PDF#27-0726较好的吻合,得到六方相NaLuF_4晶体。扫描电镜(SEM)显示产物形貌为六棱柱,由粒径分布图可知属于微米级材料。NaLuF_4基质中单掺Ce~(3+)时,研究掺杂浓度对样品发光性能的影响表明NaLuF_4∶0.09Ce~(3+)的发光强度最大。双掺Ce~(3+)、Tb~(3+)时,详细讨论了NaLuF_4基质中Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递机制,可认为是偶极-四极作用。在980 nm激光激发下,增大Yb~(3+)的掺杂浓度可以使Er~(3+)的红(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))/绿(~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2))光发射比例增大,Er~(3+)的红光和绿光发射过程均属于双光子发射,Tm~(3+)的蓝光发射过程属于三光子发射,并且NaLuF_4∶0.20Yb~(3+),0.005Er~(3+),0.005Tm~(3+)样品实现了白光发射(x=0.335,y=0.385)。     

磷灰石结构荧光粉Ba10(PO4)6F2:Ce3+,Tb3+的合成、发光和能量传递

采用高温固相法合成了系列Ce~(3+)和Ce~(3+)/Tb~(3+)激活的具有磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发和发射(PLE和PL)光谱对样品进行了表征分析。研究结果表明:所合成的荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)具有氟磷灰石结构,样品微观呈现不规则形貌。荧光粉Ba10-x(PO4)6F2∶x Ce~(3+)的相对发射强度随着x增加而增强,当x=0.09时,荧光强度达到最大。荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的激发光谱为240～330 nm的宽带,发射光谱呈现出Ce~(3+)的5d→4f跃迁紫外光(335和358 nm)发射和Tb~(3+)的4f→4f跃迁绿光(542 nm)发射。光谱特性表明,发光过程中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递,能量传递效率可以达到60%。计算Ce~(3+)和Tb~(3+)的临界距离为0.79 nm,能量传递机理是偶极-偶极交互作用。此外,详细论述了Ce~(3+)和Tb~(3+)之间的能量传递和发光的过程。通过调节Tb~(3+)的掺杂浓度,对荧光粉发光色坐标与Tb~(3+)的掺杂浓度之间的关系也进行了研究,随着Tb~(3+)的掺杂量从0增加0.52,荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的发射光谱色坐标可以从(0.149 4,0.045 1)蓝色区变化到(0.280 1,0.585 3)绿色区。     

高荧光性纳米球状α-NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)的水热合成

以酒石酸钾钠(C_4O_6H_4KNa)为原料和辅助剂,采用水热法合成了高荧光性能的立方相(α-)NaYF_4∶Ce/Tb~(3+)荧光材料。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、荧光分光光度计(FL)和傅立叶红外光谱(FTIR)对样品的结构和荧光性能进行了分析。结果表明:随着酒石酸钾钠添加量的增加,样品的物相由混合相[立方相(α-)和六方相(β-)]转变为纯立方相(α-)NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+),又转变为混合相(α+β),继而再转变为纯六方相(β-)NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+);SEM显示合成的混合相(α+β)NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)为六棱状微米柱和纳米球,而纯α-NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)为100nm左右纳米球微粒,酒石酸钾钠对形貌的形成起着一定的控制作用。所合成的NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)最强发射峰位于543nm,来源于Tb~(3+)的5D4-7F5的电子跃迁对应特征绿色发光;添加1.2g酒石酸钾钠,180℃下水热反应24h得到的纯α-NaYF_4∶5%Ce~(3+)/5%Tb~(3+)荧光性能最强。     

Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射性能

采用高温固相烧结法制备了系列Dy单掺杂、Eu,Dy共掺杂和Sr,Eu,Dy共掺杂的Y_2O_3纳米荧光粉.借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的晶体结构和形貌,优化了工艺过程和参数.系统测试了稀土掺杂Y_2O_3荧光粉的激发光谱和发射光谱.在330 nm光激发下,研究了Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射特性,并通过调节Eu,Dy掺杂浓度,获得了CIE为(0.32,0.33)和色温为6100 K的强白光发射.进一步讨论了Sr~(2+)离子对Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉白光特性的影响.结果表明,Sr~(2+)的掺入可明显改善Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射.     

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。     

Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:Er~(3+)上转换发光材料的水热合成与性能

利用水热法合成Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:Er~(3+)上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和上转换发光光谱(UPL)对Yb~(3+)掺杂量对合成样品的上转换性能及反应体系pH对合成样品的物相结构进行分析。结果表明,反应体系的pH和Yb~(3+)掺杂量分别影响着所制备样品的物相结构和上转换性能。反应体系pH为13的水热环境下制备的样品为单一相烧绿石结构的La_2Sn_2O_7样品。上转换图谱分析结果表明,所制备的Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:7%(原子分数)Er~(3+)在980 nm的近红外光激发下在529, 550和665 nm处分别出现了Er~(3+)的上转换发射特征峰,并对Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:7%Er~(3+)样品的上转换敏化发光机制进行了分析,其中位于529 nm处的绿色光发射属于双光子吸收发光机制,且当Yb~(3+)掺杂量高于14%时观察到浓度猝灭现象。     

两种基质中Er^3＋的上转换发光特性

合成了一种新型共掺杂Er^3 和Yb^3 的氟氧化物（ZnF2-SiO2基质）材料,研究了Er^3 在这种基质材料中的吸收和在980nm激发下的上转换发光,并对比了同等激发条件下Er^3 离子在ZBLAN玻璃和这种氟氧化物中的上转换发光特性。实验发现两种基质中Er^3 离子吸收峰位置基本相同,但吸收强度明显不同。氟氧化物中Er^3 离子的上转换发光强度要低于ZBLAN基质中Er^3 离子的上转换发光强度,不同的是Er^3 离子在氟氧化物基质中红光发射强度要强于绿光强度。分析了两种基质中Er^3 的上转换发光机制,氟氧化物基质中Er^3 离子红绿光发射均为双光子过程,ZBLAN基质中Er^3 离子绿光发射为双光子过程,而红光发射为双光子和三光子混合过程。     

Dy3+，Eu3+共掺的LiGd(MoO4)2单一相荧光粉的合成、发光及能量传递

采用溶胶-凝胶法制备了LiGd(MoO_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、荧光光谱仪等对所得样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,并研究了其能量传递机理。结果表明:白钨矿结构的Li Gd(Mo O_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉的形貌为不规则颗粒,其粒径为1.8μm。在354 nm近紫外光激发下,该荧光粉显示出Dy~(3+)的特征黄、蓝光发射和Eu~(3+)的特征红光发射。计算Dy~(3+)和Eu~(3+)的临界距离为1.383 nm,Dy~(3+)→Eu~(3+)之间能量传递机理为偶极-四极相互作用。通过调节Dy~(3+)、Eu~(3+)的掺杂浓度,荧光粉可实现暖白光发射。此外,详细研究了稀土离子(Dy~(3+),Eu~(3+))的掺杂浓度与荧光粉的色温值之间的关系。     

共掺Tm~(3+)离子对CaAlSiN_3∶Eu~(2+)红色荧光粉发光性能的影响

通过高温固相法,合成了Eu~(2+)单掺和Eu~(2+)、Tm~(3+)共掺CaAlSiN_3荧光粉。结合荧光光谱、余辉发射光谱和余辉衰减曲线及热释发光等测试手段对其进行了表征分析。结果表明,CaAlSiN_3∶Eu~(2+)具有主峰位于630 nm的明显的红色长余辉发光;共掺杂Tm~(3+)离子的引入,产生了654和800 nm的荧光和余辉,同时,Tm~(3+)的共掺,使CaAlSiN_3∶0.1%Eu~(2+),Tm~(3+)样品位于89.0℃热释光峰位消失,表明Tm~(3+)共掺杂改变了CaAlSiN_3∶Eu~(2+)荧光粉中的陷阱能级及其分布,从而减弱了CaAlSiN_3∶Eu~(2+)的630 nm红色可见光部分余辉发光性能。     

Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用微波辅助加热法合成了Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂的CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的微观结构进行了表征,利用荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行了测试和分析.结果表明,掺杂浓度(摩尔分数)均为3.75%的Eu~(3+),Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂的CaWO_4均保持了基质的四方晶相结构.Na~+,Li~+,Bi~(3+)单掺杂或共掺杂后的样品比CaWO_4∶Eu~(3+)样品颗粒度分别有不同程度的增加.在393 nm光激发下,掺杂Eu~(3+),Na~+及掺杂Eu~(3+),Li~+样品的发光强度比CaWO_4∶Eu~(3+)的发光强度分别提高了1.8倍和1.2倍,共掺杂Eu~(3+),Li~+,Na~+及Eu~(3+),Li~+,Bi~(3+)的样品发光均有所减弱.在254和393 nm光激发下,掺杂Li~+的CaWO_4∶Eu~(3+)样品的荧光寿命最短.同一样品在393 nm光激发下的荧光寿命短于254nm光激发下的荧光寿命.     

Ce~(3+),Mn~(2+)共掺NaYF_4微米六棱柱的发光性能和能量传递研究

通过水热法合成了单分散的六方相NaYF_4:5%Ce~(3+),x%Mn~(2+)(摩尔分数,x=0,5,10,15)微米六棱柱。扫描电镜(SEM)分析表明,样品尺寸均匀,平均长度和平均高度约为2.02μm和700 nm。NaYF_4:5%Ce~(3+),x%Mn~(2+)发光性质的研究结果表明,在激发谱中,245 nm的激发峰来自于Ce~(3+)的4f→5d跃迁;332 nm的激发峰对应于Mn~(2+)的6A1(6S)→4E(4D)跃迁和自陷激子(STE)的激发。在发射谱中,302和422 nm的宽带发射峰分别对应Ce~(3+)的5d→4f跃迁和基质中自陷激子的发光;538和587 nm的宽带发射峰分别对应Mn~(2+)的~4A_1(~4G)→6A1(6S)跃迁和4T1(4G)→6A1(6S)跃迁。随着Mn~(2+)含量的增加,Ce~(3+)的发射强度逐渐减弱,而Mn~(2+)的538 nm(~4A_1(~4G)→6A1(6S))发射峰强度逐渐增强,这表明在NaYF_4基质中,存在Ce~(3+)和Mn~(2+)之间的能量传递。     

水热合成稀土氟化物材料YLiF4：Yb，Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm^3 和Yb^3 的YL^3 材料，并研究了Tm^3 和Yb^3 在材料中的光吸收，以及980nm红外光激发下不同Tm^3 浓度掺杂下的上转换发光特性。实验发现，在980nm激光激发下，材料可发出可见光。上转换发光光谱中包括蓝光和红光。与蓝光相比，红光强度要弱1～2个数量级。上转换发光强度和浓度关系研究显示，当Tm^3 浓度为0．3％(摩尔分数)时上转换发光达到最强，大于0．3％(摩尔分数)后发光开始减弱。通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线，发现Tm^3 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程。     

具有磁性-多色发光-热性能的MWCNTs负载NaGdF4:Tb3+,Eu3+多功能复合纳米材料

采用液相法成功制备了MWCNTs负载NaGdF_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)纳米粒子的磁光热多功能复合纳米材料,并用XRD,SEM和EDS对其结构、组成和形貌进行了表征,结果表明:NaGdF_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)纳米粒子为六方晶相,形貌为球形且尺寸分布均匀,直径大约为25 nm,并且均匀的包覆在MWCNTs的表面;通过PL,VSM和HTC对复合纳米材料的发光性能,磁性能和光热转换性能进行了表征,采用MTT法对多功能复合纳米材料的生物相容性进行了评估,结果表明:MWCNTs-NaGdF_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)复合纳米材料具有良好的多色发光性能、磁性能、光热转换性能、低的毒性和良好的生物相容性。该种磁光热多功能复合纳米材料在生物标记、生物成像、肿瘤诊疗等领域有着广泛的应用前景。