高分子网络凝胶法低温合成YAG：Tb3+荧光粉

以金属硝酸盐为原料,丙烯酰胺为聚合单体以及N,N-亚甲基双丙烯桥酰胺为胶联剂,采用高分子网络凝胶法在低温下合成精细粒度Y₃Al₅O₁₂:Tb³⁺(YAG:Tb³⁺)荧光粉。分别用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),以及激发和发射光谱测量对样品进行了表征,考察了烧结温度对样品结晶程度、颗粒大小的影响,以及样品发光性能与烧结温度和Tb³⁺浓度的关系。结果表明:YAG晶相形成温度为850℃;粉体颗粒大小均匀,随着烧结温度的升高,颗粒粒径增大,结晶程度提高;观察到Tb³⁺中4f-5d的吸收带以及⁵D₄-⁷F_j(j=6,5,4,3)的特征发射带,最强吸收与最强发射分别发生在272,541.8 nm,与量子理论(E=1.24/λ)的计算结果相吻合,其发光强度随烧结温度的升高而增强;观察到了Tb³⁺在Y₃Al₅O₁₂中的浓度猝灭现象。     

Y3Al5O12∶Eu3+磷光体的溶胶-凝胶法合成及发光特性

以金属烷氧基化合物为原料,采用溶胶-凝胶法在1 000℃下合成了Eu3+掺杂的Y3Al5O12(YAG)磷光体.利用TG-DSC,XRD和发光光谱等对样品进行了表征.结果表明,YAG∶Eu3+的晶相形成温度为991℃.Eu3+在非晶态和晶态YAG中的发射光谱有明显差异.研究了Eu3+含量和烧结温度对Eu3+的5D0→7F1和5D0→7F2发射峰强度的影响.随煅烧温度的升高和Eu3+浓度的增加,Eu3+发射峰强度增强.     

Y3Al5O12：Eu^3＋磷光体的溶胶—凝胶法合成及发光特性

以金属烷氧基化合物为原料．采用溶胶-凝胶法在1000℃下合成了Eu^3 掺杂的Y3Al5O12(YAG)磷光体。利用TG-DSC，XRD和发光光谱等对样品进行了表征。结果表明，YAG：Eu^3 的晶相形成温度为991℃。Eu^3 在非晶态和晶态YAG中的发射光谱有明显差异。研究了Eu^3 含量和烧结温度对Eu^3 的^5D0→^7F1和^5D0→^7F2发射峰强度的影响。随煅烧温度的升高和Eu^3 浓度的增加，Eu^3 发射峰强度增强。     

(Y,G d)BO_3∶Tb~(3+)的真空紫外及紫外激发光谱特性

采用传统的高温固相反应法合成出(Y,Gd)BO3∶Tb荧光体,对所制得的荧光体进行了晶体结构分析,分析结果表明结晶良好。(Y,Gd)BO3∶Tb在147 nm真空紫外光激发下的发射主峰在544 nm(Tb3+的5D4→7F5跃迁),是一种绿色发光材料。样品的真空紫外激发光谱及紫外激发光谱表明,(Y,Gd)BO3∶Tb的基质吸收带位于150 nm附近。Gd3+离子对真空紫外区的光吸收有增强作用,存在着Gd3+→Tb3+的能量传递。测量了荧光粉在室温下的荧光衰减特性,其余辉时间约为8 m s,能够满足显示显像技术的要求。因此,(Y,Gd)-BO3∶Tb是一种有前景的PDP用绿色发光材料。     

CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉的制备与发光性质的研究

采用高温固相法合成了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉。利用X射线衍射分析了CaSnO3∶Tb3+物相结构。研究了Tb3+浓度对样品发光强度的影响,结果显示:随Tb3+浓度的增大,发射光谱强度先增大后减小,出现了浓度猝灭效应,Tb3+的最佳摩尔分数为0.3%。发射光谱由4个主要发射峰组成,峰中心分别位于492,546,588,623 nm处,以Tb3+的5D4→7F5(546 nm)跃迁发射为最强。对样品的温度特性进行了测量,通过对数据进行拟合得到样品的激活能为0.58 eV,陷阱深度为0.622 eV。最后,给出了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉可能的余辉发光机理。     

阳离子取代对Lu_3Ga_5O_(12)∶Tb~(3+)晶体结构与发光性能的影响

采用高温固相法制备了Lu3Ga5O12:Tb3+体系荧光粉,研究了Y3+、Gd3+和Al3+离子分别取代Lu3+和Ga3+离子后对荧光粉晶体结构和发光性能的影响。结果表明,Lu3Ga5O12∶Tb3+具有石榴石结构,激发光谱由A、B两个宽激发带及一些窄谱峰构成,分别归属于Tb3+的4f8→4f75d1和4f8→4f8的电子跃迁。紫外激发下的发射光谱对应于Tb3+5D4→7FJ和5D3→7FJ跃迁。对于(Lu,Y)3Ga5O12∶Tb3+体系,随着Y3+浓度的增加,晶格膨胀,A、B宽带红移,带间距缩小,激发与发射强度提高。对于(Lu,Gd)3Ga5O12∶Tb3+体系,当Gd3+浓度低于0.75时,随着Gd3+浓度的增加,荧光粉性能变化与引入Y3+时情况相似,并更为显著;实验中观察到Gd3+→Tb3+能量传递现象。对于Lu3(Ga,Al)5O12∶Tb3+体系,随着Al3+含量的增加,晶格收缩,A、B宽带红移,带间距扩大,激发与发射强度提高。阳离子的半径差异及其引起的Tb3+晶场环境的变化是影响荧光粉性能的主要原因。     

Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3 )的合成及真空紫外发光性质

采用高温固相反应及共沉淀法合成Y3-xAl5O12∶Ce3x (x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09)黄色系列粉末状发光材料。经X射线衍射分析产物为单相,属立方晶系,其结果与JCPDS标准卡(88-2047)相符。分析了两种方法合成的粉末样品的SEM照片,发现共沉淀法不仅能降低合成温度,对细化粉体晶粒粒度也有较大作用。检测了材料的真空紫外激发光谱和发射光谱。发现,Y3Al5O12∶Ce3 的真空紫外激发光谱,在100~300nm范围内呈三个带状峰,峰值分别在126,177,230nm附近。随着Ce3 含量x由0.01增加到0.05,YAG∶Ce3 发射强度逐渐增加到最大值,之后随着x继续增加其发射强度逐渐下降,呈现明显的浓度猝灭现象。     

(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb的真空紫外光谱特性

(Y,Gd)Al3(BO3)4属于三角晶系,具有R32的空间群,掺入Ce3 ,Tb3 杂质后,其晶格结构没有变化。(Y,Gd)Al3(BO3)4:Tb随着Gd3 摩尔浓度增大,基质吸收带红移。Gd3 和Tb3 之间存在着很有效的能量传递。Gd3 摩尔浓度在一定范围内(0~0·75mol)增大时,样品在120~300nm光谱范围内的激发强度均是增强的;但是,Gd3 浓度过高造成Gd3 的发射增强,GdAl3(BO3)4:Tb在120~240nm光谱范围内激发强度很明显下降。(Y,Gd)Al3(BO3)4:Ce,Tb在真空紫外激发下,发现Tb3 的发光明显的被Ce3 猝灭。     

（Sr,Ba）Al12O19∶RE^3＋（RE=Ce,Tb）的VUV发光及Ce^3＋→Tb^3＋的能量传递

采用高温固相反应合成磁铅矿型(Sr,Ba)Al12O19∶RE3 (RE=Ce,Tb)发光材料,X射线衍射结果证明生成单一磁铅矿型结构。Ce3 产生302nm的发射峰和340nm左右的不太明显的肩,分别对应于5d→2F5/2和5d→2F7/2跃迁;激发光谱显示两个宽带峰,158nm峰对应于基质吸收,260 nm峰是由4f-5d跃迁引起的。Tb3 的发射光谱显示特征的5D3→7Fj(j=2,3,4,5)和5D4→7Fj(j=4,5,6)跃迁;在激发光谱中,160nm左右的峰是由基质吸收和Tb3 -O2-电荷迁移带交迭产生的,193nm峰是Tb3 的4f-5d自旋允许跃迁引起的,233nm弱的峰是自旋禁戒4f-5d跃迁产生的。Ce3 的发射和Tb3 的f-f跃迁吸收(~320 nm)完全交迭,并且Tb3 的发光强度随Ce3 的浓度增加而增强,从激发光谱看出,Tb3 发光部分来自于Ce3 的吸收,具有Ce3 →Tb3 能量传递。     

稀土Tb3+掺杂纳米ZnO的发光性质

ZnO是一种优良的直接宽带隙半导体发光材料(Eg=3.4 eV),具有优异的晶格、光学和电学性质,稀土离子掺杂浓度和热处理温度对ZnO∶Re3 纳米晶发光强度、峰位变化等光学性质具有重要影响.利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),在不同退火温度下,制备了不同浓度的ZnO∶Tb3 纳米晶.室温下,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).观察到纳米ZnO基质在520 nm附近宽的绿光可见发射和稀土Tb3 在485,544,584和620 nm附近的特征发射.通过ZnO基质可见发射强度和稀土Tb3 特征发射强度随Tb3 掺杂浓度、退火温度的变化关系,获得了5D4→7F5跃迁的绿色主发射峰最强的样品制备工艺参数,其退火温度为600℃、掺杂浓度为4 at%;给出了稀土Tb3 的激发态5D4→7F6(485 nm),5D4→7F5(544 nm)和5D4→7F4(584 nm)的发射机制;证实了稀土Tb3 与纳米ZnO基质之间存在双向能量传递.     

Tb3+掺杂Y2O3纳米晶体中Tb3+离子4f5d跃迁及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Tb3 掺杂浓度和不同粒径的Y2O3:Tb纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应Tb3 掺杂浓度的体材料样品。测量了纳米和体材料样品的发射光谱、激发光谱、X射线衍射谱和荧光衰减曲线,并拍摄了不同粒径样品的透射电子显微镜(TEM)照片。研究纳米Y2O3∶Tb晶体粉末中Tb3 离子的4f5d跃迁发现,由于在近表面的低结晶度环境和颗粒内部的高结晶度环境中Tb3 离子4f5d跃迁对应的激发峰位置不同,不同粒径样品中处于这两种环境的Tb3 离子比例也不同,激发谱的谱线形状存在较大差别,还对Tb3 离子的能量传递进行了研究,发现Y2O3∶Tb晶体粉末中Tb3 的(5D3,7F6)→(5D4,7F0)能量传递类型为受纳米限域效应影响很大的电偶极电偶极相互作用;引起5D4→7F5(543nm)发光浓度猝灭的是不同Tb3 离子5D4能级之间交换相互类型的能量传递,此类型的能量传递受纳米限域效应影响较小。     

Pr^3＋或Sm^3＋掺杂YAG∶Ce的发光特性及其荧光寿命

研究了Pr3 ,Sm3 掺杂对YAG∶Ce发射光谱及其荧光寿命的影响。观察到当掺杂Pr3 时,在609nm处出现Pr3 的发射峰,而掺杂Sm3 时,在616nm处呈现Sm3 的发射峰。掺杂Pr3 或Sm3 增加红光区的发射峰将有利于提高YAG∶Ce荧光粉的显色性。实验中测定了(Y0.95Sm0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.95Pr0.01Ce0.04)3Al5O12、(Y0.96Ce0.04)3Al5O12的荧光寿命(τ),观察到在YAG∶Ce中掺入Pr3 或Sm3 使Ce3 的荧光寿命减小。实验结果表明,少量掺杂Pr3 或Sm3 并未引起基质的结构的变化。     

水热法制备LaF_3∶Ce,Tb纳米荧光粉及发光性质研究

利用水热法制备了LaF3∶Ce,Tb纳米荧光粉,分别用XRD,TEM和发光光谱等测试手段对粉末的物相、形貌、发光性质进行了研究。XRD和TEM结果表明所得的纳米荧光粉粒度均匀、结晶完好,呈规则的六边形形状,颗粒平均尺寸为30nm,掺入Ce3 和Tb3 ,杂质后晶格结构没有变化。发光光谱的测试表明Ce3 呈现其宽带发射;Tb3 呈现其特征绿色发射,最强峰位于544nm处。Ce3 的掺入有效敏化了Tb3 的发光,通过进一步光谱分析证实了在LaF3∶Ce,Tb体系中存在Ce3 →Tb3 的能量传递过程。当Ce3 和Tb3 掺杂摩尔浓度分别为35mol%和5mol%时具有最强荧光发射。制备的样品无需煅烧即可获得比体相材料高2倍的荧光,也高于优化条件下煅烧样品的荧光。     

水热法制备LaF3:Ce,Tb纳米荧光粉及发光性质研究

利用水热法制备了LaF3∶Ce,Tb纳米荧光粉,分别用XRD,TEM和发光光谱等测试手段对粉末的物相、形貌、发光性质进行了研究.XRD和TEM结果表明:所得的纳米荧光粉粒度均匀、结晶完好,呈规则的六边形形状,颗粒平均尺寸为30 nm,掺人Ce3 和Tb3 ,杂质后晶格结构没有变化.发光光谱的测试表明:Ce3 呈现其宽带发射;Tb3 呈现其特征绿色发射,最强峰位于544 nm处.Ce3 的掺入有效敏化了Tb3 的发光,通过进一步光谱分析证实了在LaF3∶Ce,Tb体系中存在Ce3 →Tb3 的能量传递过程.当Ce3 和Tb3 掺杂摩尔浓度分别为35 mol%和5 mol%时具有最强荧光发射.制备的样品无需煅烧即可获得比体相材料高2倍的荧光,也高于优化条件下煅烧样品的荧光.     

(Sr,Ba)Al12O19:RE3+(RE=Ce,Tb)的VUV发光及Ce3+→Tb3+的能量传递

采用高温固相反应合成磁铅矿型(Sr,Ba)Al12O19:RE3 (RE=Ce,Tb)发光材料,X射线衍射结果证明生成单一磁铅矿型结构.Ce3 产生302 nm的发射峰和340 am左右的不太明显的肩,分别对应于5d→2F5/2和5d→2F7/2跃迁;激发光谱显示两个宽带峰,158 nm峰对应于基质吸收,260 nm峰是由4f-5d跃迁引起的.Tb3 的发射光谱显示特征的.D3→1Fi(i=2,3,4,5)和5D4→7Fi(i=4,5,6)跃迁;在激发光谱中,160 nm左右的峰是由基质吸收和Tb -O2-电荷迁移带交迭产生的,193 nm峰是Tb3 的4f-5d自旋允许跃迁引起的,233 nm弱的峰是自旋禁戒4f-5d跃迁产生的.Ce3 的发射和Tb3 的f-f跃迁吸收(～320 nm)完全交迭,并且Tb3 的发光强度随Ce3 的浓度增加而增强,从激发光谱看出,Tb3 发光部分来自于Ce3 的0吸收,具有Cd →Tb3 能量传递.     

Dy3+和Ce3+共掺Y3Al5O12荧光粉的制备及发光性质

用高温固相法制备了YAG:5%Dy^3+以及(Ce 0.01 Dy y Y 0.99-y)3A15O12(y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明,NH 4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较,添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度,有效阻止中间相YAlO 3的形成。H3BO3做助熔剂在1450℃煅烧6 h制备的Dy^3+和Ce^3+掺杂Y 3Al 5O 12荧光粉具有单一YAG立方相结构,且随Dy^3+掺杂浓度增加,(420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下;与单掺1%Ce^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Ce^3+在526 nm处的发射强度逐渐减小,而在583 nm处的发射强度先增加后减弱,这说明351 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中存在Ce^3+向Dy^3+的部分能量传递。465 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺杂样品中只出现Ce^3+的发射峰,且随Dy^3+浓度增加,Ce^3+发光减弱。当Dy^3+离子浓度为3%时,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Dy^3+相对光强达到最大,此时Ce^3+→Dy^3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,合成粉体中Ce^3+的寿命逐渐减小。经计算,Ce^3+→Dy^3+能量传递临界距离为3.464 nm,为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。     

CeO_2∶Eu~(3 )粉末的溶胶-凝胶法制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度Eu3 掺杂的CeO2发光粉,样品粉末在紫外光激发下发出明亮的橙红色光。利用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)和光致发光光谱(PL)对样品的结晶过程和发光性质进行了表征。XRD分析表明在0.2at.%～10at.%的Eu3 掺杂范围内,用溶胶-凝胶法合成的样品在500℃就结晶成纯相的CeO2∶Eu3 多晶粉末。由于Ce4 和Eu3 离子半径十分接近,因而Eu3 在CeO2中具有较高的固溶度。PL激发谱中出现在300～390nm的宽带激发峰起源于基质CeO2的吸收,电子吸收能量后,发生O2-—Ce4 的电荷迁移,再将能量传递给Eu3 。PL发射谱显示Eu3 含量为6at.%的样品发光强度最强,随后出现浓度猝灭。导致发光出现浓度猝灭的机制是电偶极-电四极相互作用。样品烧结温度的升高,促使晶粒长大和结晶完整性提高,从而显著提高了CeO2∶Eu3 粉末的发光强度。     

Tb~(3+)和Yb~(3+)掺杂Y_2O_3发光粉体的制备和近红外量子剪裁研究

采用共沉淀法制备了Y2O3∶Tb3+和Y2O3∶Tb3+,Yb3+两种样品。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪分析和测试了样品的形貌、微结构和室温下的荧光光谱,得到了不同掺杂浓度、退火温度、溶液pH值下Y2O3∶Tb3+的最优工艺制备条件:Tb3+浓度1.5%、退火温度1 400℃、溶液偏碱性环境下,样品在300nm光激发下于543nm处有最大绿光发射。详细分析了Tb3+能级结构和跃迁属性与实验光谱的对应关系,阐述了工艺条件的影响机理和主要影响样品发光的荧光猝灭效应。制备的Y2O3∶Tb3+,Yb3+粉体,敏化离子Tb3+与激活离子Yb3+间存在能量传递过程,使样品在近红外区有可观的发光,从能级角度对两离子间的合作下转换发光过程进行了描述,同样分析了该体系下的荧光猝灭过程。实验证明近红外量子剪裁可有效提高掺杂离子的发光效率,在硅太阳能电池等领域有广阔的应用前景。     

Y2O3双掺杂Eu3+,Tb3+的光谱性能及能量传递过程

采用溶胶凝胶法制备不同配比的Y2O3∶Eu3+、Y2O3∶Tb3+和Y2O3∶Eu3+,Tb3+荧光粉.并通过XRD、SEM和激发、发射光谱对其结构和发光性能进行了研究,用能级图解释了激活剂之间的能量传递关系.结果表明,材料结晶良好,粒度分别为20、31nm和17nm左右,样品形貌类似片状结构.(Y110Eu)2kO3和(Y110Tb)2kO3配比时相对发光强度最高.而共掺杂时,存在着强烈的Eu3+向Tb3+的能量转移,导致红色发光强度的降低而敏化了绿光和蓝光的发射.分析可知,除了激活剂的含量对发光性能有强烈的影响之外,不同的激发波长对体系混合光的形成有很大的影响.当在305nm的激发波长下,可以得到红绿蓝混合光,实现了通过一种荧光粉的激发,发射出近白色的光.为改变灯用三基色荧光粉的组成并降低成本奠定了有利的实验基础.     

LaF_3∶Tb~(3+),Ce~(3+)纳米晶的水热合成和荧光特性

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助水热法制备了LaF3∶Tb3+,Ce3+纳米晶,研究了pH,Ce3+/Tb3+和反应时间对样品荧光性能的影响。XRD分析表明,样品的主衍射峰与标准卡片(JCPDS 32-0483)的衍射峰相似,属于六方相晶系,其主衍射峰随掺杂稀土离子浓度增大略有偏移,说明掺杂稀土离子与基质晶格中的La3+发生部分的同晶取代。电镜结果显示,样品颗粒是平均晶粒尺寸在20~50nm内且结晶度高的纳米晶体。在样品的激发光谱中,较强的激发峰位于250nm,归属于铈离子能级的4f→5d跃迁。在250nm光激发下,样品均在490nm有较弱的蓝光发射(电偶极跃迁5 D4→7 F6)和543nm有较强的绿光发射(磁偶极跃迁5 D4→7 F5)。随着Ce3+/Tb3+的摩尔比值增大,其荧光强度先增强后减弱,在nCe3+/nTb3+=4时样品的绿光发射最强。溶液pH能影响LaF3∶Tb3+,Ce3+纳米晶的色纯度和发光强度,其中pH为9时样品的绿色纯度最好,而pH为7时其绿光发射最强。增加水热反应时间有助于提高样品的色纯度和增强绿光发射。