Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2 SnO4∶Tb3+绿色荧光粉.利用X射线衍射分析了Ca2 SnO4∶Tb3+物相的形成.测量了Ca2 SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移.发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值...     

Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2 SnO4∶Tb3+绿色荧光粉.利用X射线衍射分析了Ca2 SnO4∶Tb3+物相的形成.测量了Ca2 SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移.发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值分别位于491,543,588和623 nm处,Tb3+以5 D4-7 F5(543 nm)跃迁发射最强,低掺杂浓度下,Tb3+的7 F6能级出现斯托克劈裂,劈裂峰(481 nm处)随Tb3+浓度增加,先增强然后减弱;在发光强度方面,随Tb3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当Tb3+摩尔浓度为9％时,发光强度最大,根据Dexter理论,确定了在Ca2 SnO4基质中Tb3+自身浓度猝灭机理.荧光寿命测试表明Tb3+在Ca2 SnO4基质中荧光衰减平均寿命为4.4 ms.     

Ca_2SnO_4:Tb~(3+)绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉。利用X射线衍射分析了Ca2SnO4∶Tb3+物相的形成。测量了Ca2SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移。发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值分别位于491,543,588和623nm处,Tb3+以5 D4—7 F5(543nm)跃迁发射最强,低掺杂浓度下,Tb3+的7 F6能级出现斯托克劈裂,劈裂峰(481nm处)随Tb3+浓度增加,先增强然后减弱;在发光强度方面,随Tb3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,当Tb3+摩尔浓度为9%时,发光强度最大,根据Dexter理论,确定了在Ca2SnO4基质中Tb3+自身浓度猝灭机理。荧光寿命测试表明Tb3+在Ca2SnO4基质中荧光衰减平均寿命为4.4ms。     

Cr3+单掺杂及Eu3+/Cr3+共掺杂GdAlO3近红外长余辉发光纳米粒子的制备、微结构及光学特性

同时可作为磁共振成像造影剂与近红外余辉光学成像光学探针双功能的纳米粒子,在生物医学领域具有重要的应用价值。采用自蔓延燃烧法制备了不同掺杂浓度的GdAlO₃∶x%Cr3+及GdAlO₃∶1%Cr3+, y%Eu3+近红外长余辉发光纳米粒子。并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、激发和发射光谱及发光动力学分析等技术手段,较系统地研究了其微结构及光学特性。实验结果表明,Cr3+取代了GdAlO₃中的Al3+的格位,单掺样品的平均粒子尺寸约为202 nm。GdAlO₃∶x%Cr3+样品的激发谱显示,激发峰来源于Cr3+和Gd3+的跃迁;在583 nm的激发下,在650～750 nm近红外范围内,出现四个近红外光发射峰。其中,725 nm处的发射峰归属为禁戒跃迁2E到4A₂的零声子线, 700和750 nm处的发射峰则为声子边带的发射。在0.2%～2.0%的掺杂浓度范围内,随着Cr3+掺杂浓度的增加,这些发射峰的强度先增强后减弱,最优浓度为1%。而位于735 nm处的发射峰强度随Cr3+浓度增大而增大,其归属于Cr3+-Cr3+对的发光。同时,单掺样品可观察到位于725 nm的长余辉发光,其中GdAlO₃∶1%Cr3+纳米粒子的余辉时间最长,并超过30 s。在上述Cr3+最优浓度（1%）基础上,通过Eu3+取代GdAlO₃基质中Gd3+的格位,实现了Eu3+/Cr3+共掺杂。实验发现,在266 nm激发下,在红光区域范围内可观察到以位于614 nm处的发射为主的一系列发射峰。尤其,由于存在Eu3+到Cr3+的能量传递,在近红外区出现了位于725 nm处Cr3+的近红外发射峰。当Eu3+浓度为13%时,与Cr3+单掺杂样品相比,其样品的平均粒子尺寸虽然减小到167 nm,但在275 nm紫外光照射5 min停止后,发现共掺样品在位于725 nm处Cr3+的余辉发光强度明显增强。通过比较分析单掺和共掺样品的吸收和发射光谱及发光动力学的结果,验证了由于Eu3+到Cr3+的持续能量传递可引起较显著地近红外余辉发光增强的结论。同时,该研究为设计新型的近红外长余辉发光纳米材料提供了新的思路。     

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。     

LiSrPO_4:Tb~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用高温固相法合成了LiSrPO4:Tb3+发光材料,测定了荧光粉的激发光谱和发射光谱,该荧光粉的激发主峰位于330～390nm,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED管芯相匹配。在紫外激发下的发射峰由位于490nm(5D4-7F6)、545nm(5D4-7F5)、585nm(5D4-7F4)、622nm(5D4-7F3)的四组线状峰构成,对应Tb3+的特征跃迁,其中545nm处最强,呈现绿色发光。考察了掺杂离子浓度对样品发光效率的影响,Tb3+的最佳掺杂摩尔分数为9%,分析了其自身浓度猝灭机理,探讨了敏化剂Ce3+离子的加入对荧光粉发光强度的影响。LiSrPO4:Tb3+是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。     

掺Tb3+铝酸锌的共沉淀法制备及发光性能研究

采用聚乙二醇200辅助的共沉淀法制备了ZnAl2O4:Tb3+绿色荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、热重-差热(TG-DTA)和荧光光谱(FL)对合成的ZnAl2O4:Tb3+荧光粉进行了表征。XRD结果显示:合成产物为立方晶系的ZnAl2O4:Tb3+,形成良好晶体的最佳煅烧温度为700℃,与TG-DTA的数据显示一致。ZnAl2O4:Tb3+的激发光谱由260～310 nm的宽带峰和一系列的锐线峰。发射光谱的主发射峰位于544 nm,对应于D4-F5的能级跃迁。研究发现Tb3+的掺杂浓度对样品发射峰的组成强度有着很重要的影响,在Tb3+的摩尔分数为5.8%时达到最大,继续增加Tb3+的浓度,出现浓度猝灭现象。     

绿色荧光粉NaCaPO_4∶Tb~(3 )的制备与发光特性

采用高温固相法合成了适用于UVLED芯片激发的NaCaPO4∶Tb3 绿色荧光粉并对其发光性质进行了研究。该荧光粉的发射峰位于418,440,492,545,586,622nm,分别对应Tb3 的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3能级跃迁。其中位于492,545nm的发射峰最强,样品发射很好的绿光。主要激发峰位于380~400nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED芯片的发射相匹配。考察了Tb3 掺杂浓度和Li ,Na 和K 作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响:Tb3 的最佳掺杂浓度为10%,以Li 的补偿效果最好。NaCaPO4∶Tb3 是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。     

Ca0.8La0.2-x-yMoO4∶xTb3+,yEu3+荧光材料的水热合成及多色发光性质

采用水热法制备了Ca0.8La0.2-x-y MoO4∶xTb3+,yEu3+荧光材料,并对其结构和发光性能进行了研究。X射线衍射(XRD)分析表明,合成的样品为四方晶系的CaMoO4白钨矿结构,稀土离子La3+、Eu3+、Tb3+的引入不会改变主晶格的结构。荧光光谱表明,与CaMoO4∶Eu3+荧光粉相比,基质中掺杂La后的Ca0.8La0.15MoO4∶0.05Eu3+样品的616 nm(5D0→7F2)处的特征发射峰明显增强。在285 nm紫外光激发下,Ca0.8La0.16-y MoO4∶0.04Tb3+,yEu3+(y=0.01,0.03,0.05,0.07)系列样品在545 nm和616 nm处出现的发射峰,分别对应于Tb3+的5D4→7F5跃迁和Eu3+的5D0→7F2跃迁,并且随着Eu3+掺杂量的增加,Tb3+的发射峰逐渐减弱,Eu3+的发射峰逐渐增强,表明该荧光材料中存在着由Tb3+到Eu3+能量传递。随着Ca0.8La0.16-y MoO4∶0.04Tb3+,yEu3+(y=0.01,0.03,0.05,0.07)系列样品中激活剂Eu3+掺杂量的增加,荧光粉实现了从绿色→黄绿→黄色→红色的颜色可调。     

新型Sr_3Y(PO_4)_3∶Ce~(3+),Tb~(3+)绿光荧光粉的制备与发光机理的研究

采用传统的高温固相法合成了一种新型的绿色荧光粉Sr3Y(PO4)3∶Ce3+,Tb3+,利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对该材料的晶体结构和光学性能进行表征。结果分析表明,制得样品的XRD图谱不含Sr3Y(PO4)3以外的杂峰,稀土掺杂并未改变基质的晶体结构,得到的样品为纯相的磷酸钇锶。从本文实验中明显观察到Sr3Y(PO4)3∶Tb3+的激发光谱和Ce3+的发射光谱在320~390nm有重叠,表明在Sr3Y(PO4)3基质中可存在从Ce3+到Tb3+的能量传递。在紫外光(315nm)激发下该荧光粉发射出了Ce3+的蓝光(320~420nm)和Tb3+的黄绿光(480~500nm)和(530~560nm),当Ce3+的浓度为7%,Tb3+的浓度由1%增大到50%时,通过Ce3+的4f→5d电子跃迁将能量传递到Tb3+,然后发生5 D4→7 Fj电子跃迁,该荧光粉发射光谱可由蓝光逐渐调节为黄绿光。本文绘制了Ce3+,Tb3+的能级和Sr3Y(PO4)3∶Ce3+,Tb3+荧光粉中的能量转移过程示意图,并详细阐述了由Ce3+到Tb3+的能量传递过程。通过对比Ce3+和Tb3+的发光强度以及由Ce3+到Tb3+能量转移效率的相对变化,可以得出,随着掺入的Tb3+浓度不断增加,Tb3+的发射强度(5 D4→7 Fj)和能量转移效率(Ce3+到Tb3+)也在增大,而Ce3+的发射强度却有了明显的下降。当Tb3+的浓度为50%时能量转移效率可高达80%。通过CIE色度图也可以看出,当Tb3+浓度不断增大,样品的色坐标从图中的蓝色区域移动到绿色区域。所以在紫外光激发下,Ce3+和Tb3+共掺Sr3Y(PO4)3可作为一种绿光荧光粉应用在白光LED或LCD背光源上。     

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。     

ZnMoO4∶Tb3+发光材料的制备与发光性能研究

采用燃烧法制备了ZnMoO₄∶Tb3+绿色荧光粉。XRD实验结果表明,样品在700 ℃基本形成单一的ZnMoO₄相,属三斜晶系,而Tb3+的掺入基本不影响ZnMoO₄的结构;TG-DTA研究结果表明,样品在680 ℃基本形成ZnMoO₄相;IR结果表明,在700 ℃燃烧后,没有出现其他有机物的峰,说明柠檬酸已完全分解,掺杂的少量Tb3+已完全溶入了ZnMoO₄的晶格中,形成ZnMoO₄∶Tb3+固溶体;SEM结果表明,700,750,800 ℃制备的样品随温度的提高颗粒的分散度逐渐提高;激发光谱的主要变化是随着ZnMoO₄∶Tb3+的生成而产生出主峰为488 nm处的强峰;发射光谱结果表明,随着ZnMoO₄∶Tb3+的形成,最佳激发波长488 nm下,出现了很强的544 nm处的发射峰,对应于Tb3+的5D₄→7F₅跃迁。通过ZnMoO₄中掺杂Tb3+,获得了一种有潜在应用价值的绿色荧光粉。     

Sr3B2O6∶Tb3+,Li+绿色荧光粉的发光特性

用高温固相法合成了Sr3B2O6∶Tb3 ,Li 绿色荧光粉,并研究粉体的发光性质。发射光谱由位于黄绿区的4个主要荧光发射峰组成,峰值分别位于495,548,598,625nm,对应了Tb3 的5D4→7F6,5D4→7F5,5D4→7F4和5D4→7F3特征跃迁发射,548nm的发射最强。激发光谱表现从200~400nm的宽带,可以被近紫外光辐射二极管(near-ultraviolet light-emitting diodes,UVLED)管芯产生的350~410nm辐射有效激发。研究了Tb3 掺杂和电荷补偿剂对样品发光亮度的影响。Sr3B2O6∶Tb3 ,Li 是一种适用于白光LED的绿色荧光粉。     

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.     

新型绿色发光材料(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19∶Mn2+的合成及其光学性能

采用高温固相法成功地合成了新型高效绿色荧光粉(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+。通过XRD和荧光光谱等对其结构及发光性能进行了系统研究。结果表明:新合成的(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+与典型的商用绿粉(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19(CMAT)具有相同的晶体结构;激发光谱处于237～326 nm范围内,由一个峰位位于291 nm的宽激发带组成,这是典型的Ce3+的特征激发;在紫外光激发下,该荧光粉除了在490,541,590,620 nm存在Tb3+的特征发射峰外,还在516 nm出现了一个较强的归属于Mn2+的4T1g(G)→6A1g(S)电子跃迁的宽发射峰。Mn2+作为共激活剂增大了该荧光材料在绿色区域的发射面积,其中(Ce0.67Tb0.33)Mg0.850Al11O19∶0.150Mn2+荧光粉发射光谱的积分面积最大,为CMAT的226%,其CIE坐标为(0.194,0.695),比CMAT(0.288,0.572)更加接近NTSC标准值(0.21,0.71),即Mn2+的引入不但提高了荧光粉的发光效率,而且改善了其色纯度。结果表明新型(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+绿色荧光粉比传统的CMAT在显示领域具有更好的潜在应用前景。     

新型近红外超长余辉材料Zn3Al2Ge2O10：Cr3+的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明：样品Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺是Ge⁴⁺取代ZnAl₂O₄：Cr³⁺尖晶石中的部分Al³⁺而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr³⁺离子的自旋允许跃迁⁴T₂→⁴A₂辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr³⁺离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn₃Al_2-xGe₂O₁₀：xCr³⁺中的Cr³⁺离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

CaLuBO4∶Tb^3+荧光粉的制备及发光性质

采用高温固相反应法合成了不同Tb^3+掺杂浓度的CaLuBO4∶xTb^3+荧光粉,研究了样品的晶体结构和发光性质。在紫外光激发下,样品的发射光谱由Tb3+离子的5D3→7FJ(J=6,5,4)和5D4→7FJ′(J′=6,5,4,3)特征发射组成,其中位于545 nm和554 nm附近的5D4→7F5跃迁发射强度最大。荧光粉的激发光谱是由位于紫外区的Tb3+的4f-5d和f-f跃迁构成的。研究了Tb3+浓度对样品发光性质的影响。测量并分析了CaLuBO4∶xTb^3+荧光粉的5D3能级和5D4能级荧光寿命。结果表明,CaLuBO4∶xTb^3+是一种适于紫外激发的新型黄绿光荧光粉。     

绿色发光粉CaBa2(BO3)2:Tb3+的制备和发光特性

采用高温固相法合成了绿色荧光粉CaBa2(BO3)2:Tb3+并对其发光特性进行了研究.发射峰值位于496,549,588,622 nm,分别对应Tb3+的5D4→7F6、2D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3能级跃迁.其中以496 nm和549 nm的发射峰最强,样品呈现很好的绿色发光.主要激发峰位于200～300 nm之间,属于4f75d1宽带吸收.考察了Tb3+掺杂浓度和Li+,Na+和K+作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响,几乎不发生浓度猝灭现象,Li+的补偿效果最好.还确定了原料CaCO3、BaCO3、H3BO3的最佳配比,当H3BO3过量3%时,合成的晶体发光亮度最好.     

Ce~(3+)、Tb~(3+)在SrZnP_2O_7材料中的发光及能量传递

采用高温固相法制备了Ce3+、Tb3+激活的SrZnP2O7材料,并研究了材料的发光性质。在290 nm紫外光激发下,SrZnP2O7∶Ce3+材料的发射光谱为双峰宽谱,主峰位于329 nm。SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射光谱由420,443,491,545,587,625 nm六个峰组成,分别对应Tb3+的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4和5D4→7F3特征发射;监测545 nm最强发射峰,所得激发光谱覆盖200~400 nm,主峰为380 nm。研究了Ce3+、Tb3+在SrZnP2O7材料中的能量传递过程,发现,Ce3+对Tb3+具有很强的敏化作用,提高了SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,当Ce3+摩尔分数为3%时,SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度提高了近2倍。引入电荷补偿剂可提高SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,其中以掺入Li+和Cl-时效果最明显。     

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。