Sr3B2O6：Eu3+,Li+荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法合成Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺红色荧光粉,考察了激活剂Eu³⁺和电荷补偿剂Li⁺浓度对Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发光性能的影响。结果表明：适量掺杂Eu³⁺、Li⁺离子并不改变Sr₃B₂O₆的结构。当Eu³⁺掺杂量为4%、Li⁺的掺杂量为8%时,在900 ℃下灼烧2 h可以得到发光性能最佳的Sr_2.9B₂O₆：0.04Eu³⁺,0.08Li⁺红色荧光粉。以394 nm的近紫外光激发时,Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发射出红光,对应于Eu³⁺的4f-4f 跃迁,其中以614 nm附近的⁵D₀→⁷F₂跃迁发光最强,是一种有潜力用于白光LED的红色荧光粉。     

Ba5SiO4Cl6: Yb3+, Er3+, Li+荧光粉的制备及上转换发光性质研究

本文采用高温固相反应法制备了Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺, Li⁺ 荧光粉, 并对其上转换发光性质及其发光机理进行了研究. 在980 nm 激光的激发下, Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 荧光粉呈现较强的红色(662 nm) 和较弱的绿色(550 nm) 的上转换发光, 红色和绿色的上转换发光分别对应于Er³⁺ 离子的⁴S_3/2/²H_11/2→⁴I_15/2 和⁴F_9/2→⁴I_15/2 跃迁, 且随着掺杂的Er³⁺ 和Yb³⁺ 离子浓度增加, 样品的上转换发光强度增加, 这是因为Yb³⁺ 离子和Er³⁺ 离子之间的能量传递效率增加引起的. 在0.5—0.8 W 功率激发下,样品属于双光子发射, 而在0.9—1.2 W 功率激发下样品具有新的上转换发光机理——光子雪崩效应. 探讨了Li⁺ 掺杂对Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 样品的上转换发光性质的影响, Li⁺ 离子的掺杂引起Ba₅SiO₄Cl₆:Yb³⁺, Er³⁺ 上转换发光强度增加, 这是由于Li⁺ 离子的掺入降低了晶体场的对称性引起的.     

Al,Fe, Mg掺杂Li2MnSiO4的电子结构和电化学性能的第一性原理研究

硅酸锰锂作为锂离子电池正极材料因具有高的理论电容量而一直备受关注, 但其较低的导电率和较差的循环性能阻碍了进一步的发展. 采用第一性原理广义梯度近似GGA+U的方法, 研究了Al, Fe, Mg掺杂Li₂MnSiO₄的电子结构、 脱嵌锂电压和导电性. 研究发现, Al 掺杂的Li₂Mn_0.5Al_0.5SiO₄结构中载流子的数目增加, 电子自旋向上和向下的态密度均穿过费米能级, 呈现金属特性, 提高了体系的导电率. 脱锂Li_xMnSiO₄ (x=1, 0)结构中, 通过计算一次脱锂相结构的形成能得到Al掺杂的一次脱锂结构最稳定, 并且Al掺杂的脱锂相结构体积变化小, 有利于材料循环性能的提高, 同时第一个锂离子脱嵌电压与未掺杂时(4.2 V)相比降低到2.7 V. Fe掺杂降低了Li₂MnSiO₄的带隙, 第一个锂离子脱嵌电压降低到3.7 V. 研究表明, Al的掺杂效果优于Fe和Mg, 更利于硅酸锰锂电化学性质的提高.     

Li+离子掺杂Gd2O3：Sm3+纳米晶的发光增强

采用燃烧法制备了Gd₂O₃:Sm³⁺和Li⁺离子掺杂的Gd₂O₃:Sm³⁺纳米晶,根据X射线衍射图谱确定所得纳米样品为纯立方相。在室温下,用275 nm和980 nm激发光激发各样品时,可分别观测到Sm³⁺离子的强荧光发射和上转换特征发射,其主发射峰分别位于560,602,650 nm处,分别对应着Sm³⁺离子的⁴G_5/2→⁶H_5/2,⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2的电子跃迁,其中以⁴G_5/2→⁶H_7/2跃迁的光谱强度最大。实验表明Li⁺离子的掺入使得Sm³⁺离子的荧光发射强度显著增加。通过对样品的XRD、TEM和激发光谱、发射光谱的研究,分析了引起样品荧光强度变化的原因。     

CaMoO4：Eu3+,Bi3+,Li+红色荧光粉的共沉淀制备与表征

采用共沉淀法合成了红色荧光粉Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺、Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25-x³⁺,Bi_x³⁺及Ca_0.5MoO₄：Eu_0.25-2x³⁺, Bi_x³⁺,Li_0.25+x⁺,并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱,扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)测定分析了其结构形貌特征及发光性能。结果表明：制备的CaMoO₄：Eu³⁺,Bi³⁺,Li⁺红色荧光粉为白钨矿结构,颗粒尺寸约为0.5~1 μm。掺杂Bi³⁺的Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25-x³⁺,Bi_x³⁺的相对发光强度明显高于未掺Bi³⁺的Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺荧光粉。Bi³⁺离子的掺杂将吸收来的能量传递给激活离子Eu³⁺,起到了能量传递的作用。当Bi³⁺掺杂量为x=0.005时,在395 nm激发下,主发射峰在616 nm处的相对发光强度最大,但掺杂浓度过高时会出现浓度猝灭现象。另外,电荷补偿剂的掺入能够解决材料中因同晶取代引起的电荷不平衡的问题,以Li⁺作电荷补偿剂、Eu³⁺和 Bi³⁺共掺合成的Ca_0.5MoO₄：Eu³⁺_0.23,Bi_0.01³⁺,Li⁺_0.26红色荧光粉的发光性能强于Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺、Ca_0.5MoO₄：Eu_0.25³⁺, Li_0.25⁺及Ca_0.75MoO₄：Eu_0.24³⁺,Bi_0.01³⁺。     

白光发光二级管用红色荧光粉LiSrBO3: Eu3+的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了LiSrBO₃:xEu³⁺ 荧光粉, 并通过XRD, 红外(FITR) 和荧光光谱(PL) 等对其表征. 结果表明, LiSrBO₃: Eu³⁺ 荧光粉可被波长为395 nm 的紫外线和466 nm 的蓝光有效激发, 且发射主波长为612 nm (Eu³⁺的电偶极跃迁⁵D₀ →⁷F₂) 的红光. 研究了Eu³⁺ 掺杂浓度对LiSrBO₃: Eu³⁺ 材料发光强度的影响, Eu³⁺ 掺杂浓度为6% 时样品的发射强度最大, 并且证实Eu³⁺ 之间的能量传递机制为电偶极子- 电偶极子相互作用. Li⁺, Na⁺, K⁺ 作为电荷补偿剂的引入全部导致LiSrBO₃: Eu³⁺ 材料发射强度增强, 其中, Li⁺ 的引入要优于Na⁺ 和K⁺. 少量Al³⁺的掺杂降低了Eu³⁺ 所处格位的对称性, 增强了Eu³⁺ 的612 nm 的电偶极发射, 改善了LiSrBO₃: Eu³⁺ 红色材料的色纯度. 关键词： 白光发光二级管 光致发光 浓度猝灭 电荷补偿剂     

绿色荧光粉NaCaPO4：Tb3+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。     

Li+掺杂浓度对Y2O3：Eu3+发光影响的理论

在团簇近似的基础上,利用分子动力学和密度泛函计算相结合的手段,在Y₂O₃:Eu³⁺中研究了随Li⁺掺杂浓度的变化,缺陷形成情况以及C₂位处Y-O键长的变化对电子态密度的影响.结果表明,随着Li⁺掺杂浓度的增加,与C₂格位相关团簇的Y-O键平均键长出现了增加-减小-增加的变化趋势,这可能是引起此类材料发光强度随Li⁺浓度出现类似变化的原因.     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

Sr2SiO4:Ce3+,Li+蓝紫色荧光粉发光性能的研究

以MCM-41为硅源,采用共沉淀法制备Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺(x=0.01~0.09,步长为0.01)和Sr_1.95-ySiO₄: 0.05Ce³⁺,yLi⁺(y= 0.01~0.07,步长为0.02)蓝紫色荧光粉。Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺的发射光谱是一个不对称的宽带,最大峰值在410 nm左右。Ce³⁺的最佳掺杂量为5%。Ce³⁺离子倾向于占据九配位的Sr(Ⅱ)格位。共掺电荷补偿剂Li⁺可以有效地提高Sr_1.95SiO₄: 0.05Ce³⁺的发光强度,其中Li⁺离子对1 100 ℃煅烧样品的发光强度的提高程度比1 000 ℃的更高,Li⁺的最佳掺杂量为y=0.05。     

不同玻璃组分对β-NaYF4:Yb3+,Er3+/Tm3+粉体的侵蚀性研究及对发光性能的影响

选用硅酸盐、硼酸盐以及磷酸盐3种常用的玻璃体系,与β-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺/Tm³⁺粉体均匀混合压片后在不同的温度(400～700 ℃)下进行热处理。采用X射线衍射技术和荧光光谱技术等测试手段研究不同玻璃形成体以及碱金属离子对β-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺/Tm³⁺粉体的侵蚀情况以及对发光性能的影响。研究结果表明,在硼酸盐玻璃体系与β-NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺/Tm³⁺粉体复合热处理过程中,Li⁺和K⁺离子会取代β-NaYF₄晶体中Na原子的位置。 在相同热处理温度下,不同玻璃体系与β-NaYF₄晶体反应剧烈程度:磷酸盐>硼酸盐>硅酸盐。     

Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)荧光粉的制备及发光特性

用微波高温固相法合成了Er~(3+)单掺Lu_2O_3,Li~+与Er~(3+)共掺Lu_2O_3及Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)的荧光粉。实验表明金属离子Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)、Er~(3+)掺杂Lu_2O_3,不影响Lu_2O_3的立方晶相。扫描电子显微镜测量表明,Li~+掺杂可以有效改善粉体的分散性和形貌,Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)共掺杂获得的粉体颗粒分布更加均匀,粒径范围为80～100 nm。379 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品发光较单掺Er~(3+)样品在565 nm处的发光增强了4.5倍,而Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品较其发光增强5.3倍。980 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品,Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品的发光分别比单掺Er~(3+)样品在565 nm处发光增强23倍与39倍,在662 nm处发光强度分别增强20倍与43倍。379 nm激发下,较单掺Er~(3+)的样品,掺杂Li~+的样品和Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)和Er~(3+)共掺的样品荧光寿命均有所增加,而Zn~(2+)、Er~(3+)共掺及Mg~(2+)、Er~(3+)共掺样品的荧光寿命则有所缩短。     

Material design of new lithium ionic conductor, thio-LISICON, in the Li2S–P2S5 system

A new lithium ionic conductor of the thio-LISICON (LIthium SuperIonic CONductor) family was found in the binary Li₂S–P₂S₅ system; the new solid solution with the composition range 0.0≤x≤0.27 in Li_3+5xP_1−xS₄ was synthesized at 700 °C and characterized by X-ray diffraction measurements. Its electrical and electrochemical properties were studied by ac impedance and cyclic voltammetry measurements, respectively. The solid solution member at x=0.065 in Li_3+5xP_1−xS₄ showed the highest conductivity value of 1.5×10⁻⁴ S cm⁻¹ at 27 °C with negligible electronic conductivity and the activation energy of 22 kJ mol⁻¹ which is characteristic of high ionic conduction state. The extra lithium ions in Li₃PS₄ created by partial substitution of P⁵⁺ for Li⁺ led to the large increase in ionic conductivity. In the solid solution range examined, the minimum conductivity was obtained for the compositions, Li₃PS₄ (x=0.0 in Li_3+5xP_1−xS₄) and Li₄P_0.8S₄ (x=0.2 in Li_3+5xP_1−xS₄); this conductivity behavior is similar to other thio-LISICON family with the general formula, Li_xM_1−yM_y′S₄ (M=Si, Ge, and M′=P, Al, Zn, Ga, Sb). Conduction mechanism and the material design concepts are discussed based on the conduction behavior and the structure considerations.     

R型铁氧体BaFe4-xTi2+xO11的化学组态以及磁性行为的研究

本文通过传统的固相反应法制备了R型六角铁氧体BaFe_4-xTi_2+xO₁₁ (x= 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1), 并且对它的原子价态以及磁性行为进行了研究. X 射线光电子能谱(XPS)结果显示了随着掺杂含量的增加, 体系中Fe³⁺离子逐渐减少而Fe²⁺离子逐渐增加. 由于具有非对称结构的阻挫晶格中存在各种关联作用的竞争, 使得BaFe_4-xTi_2+xO₁₁体系表现出了复杂的磁有序行为, 在T₁～250 K和T₂～83 K两处存在磁转变. 对这一系列掺杂样品, 在相变温度T₁之上表现顺磁行为, 而在相变温度T₂前后的磁化强度都表现出低场下随磁场的增加快速增加, 高场下则线性变化且在5×10⁴ Oe时还未达到饱和的行为, 表明这一系列掺杂样品是典型的倾斜反铁磁态(canted antiferromagnetic) 或者亚铁磁态.     

阴离子取代合成Sr3LaAxV3-xO12:Eu3+(A=Mo,W)白光荧光粉

通过高温固相法合成Sr₃LaA_xV_3-xO₁₂:Eu³⁺（A=Mo,W）荧光粉,利用MoO₄^2-和WO₄^2-取代基质中部分VO₄^3-,改变基质组成和结构,进而影响基质和激活剂Eu³⁺离子的发光性能。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和荧光分光光度计对所合成样品的物相、形貌、荧光性能及荧光寿命进行表征。研究表明,MoO₄^2-和WO₄^2-的部分掺杂对基质发光位置和强度均有影响,能明显减弱VO₄^3-的发光,但对Eu³⁺离子发光影响不大,添加电荷补偿剂F^-可以加强VO₄^3-对Eu³⁺离子的能量传递。通过调整基质VO₄^3-发光和Eu³⁺离子发光,可以得到单一基质的白光荧光粉。初步探讨了阴离子掺杂对Eu³⁺离子红光发射增强的机理。     

Li+离子掺杂对红色发光材料Y2(W,Mo)O6:Eu3+发光性能的影响

采用高温固相法制备了荧光粉Y2-x(W,Mo)O6:Eu3+,xLi+,利用X射线衍射仪和电子扫描显微镜对样品的结构和形貌进行了表征,并利用荧光光谱法分析了样品的光谱特性.首先在Y2WO6中掺入少量的Mo6+离子,掺入Mo6+后增加了原Y2WO6:Eu3+的激发光谱在近紫外光区的吸收,扩展了激发光谱的谱宽,但却使Y2W...