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4f⁶5d¹→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。     

Eu3+激活K2CaP2O7荧光粉的制备和发光性质

采用高温固相法制备了系列不同浓度Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇红色荧光粉。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和荧光寿命曲线等手段对荧光粉的物相结构、形貌以及发光性质进行了研究。结果表明所制备的荧光粉均属于单斜结构,Eu³⁺离子掺杂没有引起晶体结构明显变化,荧光粉形貌不规则,颗粒为微米量级且部分发生团聚。在393 nm紫外光激发下,荧光粉显示出红光发射,最强发射峰位于613 nm。Eu³⁺离子掺杂浓度对发光强度有显著影响,最佳掺杂摩尔分数为0.08,由此计算能量传递临界距离为1.61 nm。荧光寿命受掺杂浓度影响较小,当Eu³⁺掺杂摩尔分数为0.005~0.10时,荧光寿命在2.45~2.58 ms范围内。变温发射光谱显示,测试温度为150℃时,荧光粉的发光强度为室温的73%。研究表明,Eu³⁺离子掺杂的K₂CaP₂O₇是性能较好的红色荧光粉。     

Eu3+激活的La2Mo2O9红色荧光粉的制备与性能

利用高温固相法制备了Eu³⁺掺杂的La₂Mo₂O₉红色荧光粉,并对这种荧光粉的结构及发光性质进行了研究。XRD结果表明,实验合成了单一立方相的La₂Mo₂O₉荧光粉体。该荧光粉的激发光谱由一宽带和一系列的锐峰组成;发射光谱由一系列锐峰组成,这些都与Eu³⁺的特征跃迁⁵D_J(J=0,1)和⁷F_J(J=1~4)相对应。结果表明该荧光粉可被395nm的紫外光和470nm的可见光有效激发,并发出峰值位于620nm左右的红光,亮度可达到传统红色荧光粉Y₂O₂S:Eu³⁺的1.5倍以上,这表明它可以作为蓝+黄模式白光LED的红色补光粉,也可以作为UV-LED激发三基色荧光粉体系中的红色荧光粉。研究了Eu³⁺的掺杂浓度以及不同助熔剂对样品发光性质的影响。Eu³⁺的摩尔分数为0.3时,发光强度达到最强。质量分数为3%的NH₄Cl作为助熔剂时效果最好。     

一种新型红色荧光粉CaAl12O19： Eu,Mn的制备及发光性能

固相法制备了碱土金属铝酸盐荧光粉CaAl₁₂O₁₉ : Eu,Mn,测试了样品的XRD及激发与发射光谱,对样品的结构及其发光性能进行了分析,并且考察了灼烧温度及Eu³⁺的浓度对样品发光性能的影响,对Eu³⁺的作用机理进行了探讨。 该荧光粉能被波长短于550 nm的蓝绿光以及紫外和近紫外光激发,其发射光谱峰值在590,615,645,657 nm,其中前两个为Eu³⁺的特征发射,后两个为Mn⁴⁺的²E-⁴ A₂跃迁发射。该荧光粉的最佳烧结温度与时间分别为1 550 ℃和4 h,Eu³⁺的最佳掺杂摩尔分数为0.11%左右。     

白光LED用红色荧光粉Gd2Mo3O9：Eu3+的制备及表征

利用Na₂CO₃作为助熔剂,采用高温固相反应方法制备了三价铕离子激活的Gd₂Mo₃O₉红色荧光粉。利用XRD和荧光光谱,研究了助熔剂的量、制备时的温度以及激活剂Eu³⁺的浓度对荧光粉的晶体结构和发光性能的影响。测试结果表明,这种新型的荧光粉可以被紫外光280nm,近紫外光395nm和蓝光465nm有效激发,发射主峰位于613nm,并且证明Eu³⁺离子在晶体结构中占据了非反演对称中心的位置。395,465nm的吸收与目前广泛应用的紫外和蓝光LED芯片的输出波长相匹配。因此,这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光粉材料。     

Eu2+在Ba2Ca(BO3)2中的发光特性及浓度猝灭

采用高温固相法,以CaCO₃ (A.R)、BaCO₃ (A.R)、H₃BO₃ (A.R)和Eu₂O₃ (99.99%)为原料制备了Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺绿色发光材料,测量了材料的晶体结构、发光特性及色坐标等。Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的激发光谱覆盖200~500 nm的紫外-可见光区。在400 nm近紫外光激发下,材料的发射光谱为一主峰位于537 nm的非对称宽谱,对应于Eu²⁺的4f⁶5d¹→4f⁷特征跃迁。研究发现,随Eu²⁺掺杂浓度的增大,Ba₂Ca-(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的发射强度呈现先增大、后减小的变化趋势,最大发射强度对应的Eu²⁺掺杂摩尔分数为2%。造成发射强度下降的原因为浓度猝灭,其机理为电偶极-电偶极相互作用。依据晶格常数及实验光谱数据,得出临界距离R_c分别为2.64 nm和2.11 nm。随Eu²⁺掺杂浓度的增大,Ba₂Ca(BO₃)₂∶Eu²⁺材料的色坐标变化微小。计算得到Ba₂Ca(BO₃)₂∶2%Eu²⁺的转换效率约为72%。     

长余辉发光材料CaAl2O4∶Eu2+,Gd3+ 的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了CaAl₂O₄∶Eu²⁺,Gd³⁺ 长余辉发光材料。利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱测试等手段对所制备的样品进行结构表征和发光性能的分析,探究Eu²⁺摩尔分数为3.5%,硼酸质量分数为0.5%,Gd³⁺摩尔分数分别为2%,3%,4%,5%时样品的发光性能。研究结果表明:实验成功地合成了CaAl₂O₄∶Eu²⁺,Gd³⁺粉晶,并且Eu²⁺和Gd³⁺的引入并未引起CaAl₂O₄晶体结构的改变。样品的激发光谱和发射光谱均为宽带谱,且发射光谱的最大峰值位于444 nm左右,属于Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁,所发光为蓝光。蓝色荧光粉CaAl₂O₄∶3.5%Eu²⁺,3%Gd³⁺的发光强度最好。     

激发波长和Eu2+的掺杂量对Sr4Al14O25 ∶ Eu2+ , Dy3+发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在低温、还原气氛下制备了长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺,Dy³⁺。用X射线粉末晶衍射对其进行了物相鉴定,表明在1 200 ℃已经得到纯相的Sr₄Al₁₄O₂₅ 产物。研究了铕和锶的比值、激发光波长对所制备的Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺发光性能的影响并对其影响机理进行了探讨。样品的发光性能测试结果表明:采用溶胶-凝胶法制备长余辉发光材料Sr₄Al₁₄O₂₅ ∶ Eu²⁺, Dy³⁺,其灼烧温度比高温固相法灼烧温度低;激发光谱向长波方向延伸时,在488 nm处发射峰增强,在410 nm处发射峰减弱;在一定范围内发光强度随着Eu²⁺量的增加而增强,Eu²⁺的最佳掺杂量为0.007, Eu²⁺的掺杂量超过0.007时会发生浓度猝灭。     

Eu3+掺杂Gd2W2O9和Gd2（WO4）3纳米荧光粉发光性质研究

采用共沉淀法制备了不同Eu3+掺杂浓度的Gd2W2O9和Gd2(WO4)3纳米发光材料.通过对纳米材料样品的X射线衍射谱(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)照片的观察和分析,对样品的结构和形貌进行了表征.测量了各样品的发射光谱、激发光谱,计算了各样品的部分J-O参数和Eu3+5D0能级量子效率,绘制了不同基质中Eu3+发光的浓度猝灭曲线,对Eu3+掺杂的Gd2W2O9和Gd2(WO4)3纳米发光材料的光致发光性质进行了研究.实验结果证明,与较常见的Gd2(WO4)3:Eu一样,Gd2W2O9:Eu中Eu3+5D0→7F2跃迁的红色发光也能被395nm和465nm激发光有效激发,具有近紫外(蓝光)相对激发效率高,猝灭浓度大的优点,有潜力成为高效的近紫外(蓝光)激发白光LED用红色荧光粉材料.     

(Eu2+,Nd3+): CaAl2O4的长余辉发光及机理的研究

采用高温固相反应法制备了Eu²⁺: CaAl₂O₄、(Eu²⁺,Nd³⁺): CaAl₂O₄, 等系列材料.测量了其激发、发射光谱及余辉衰减曲线.分析了掺杂稀土离子对长余辉发光的作用.并对其发光机理进行了深入地探讨.     

Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉的发光性质

采用微波加热固相法合成了Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行表征,通过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检测和分析。结果表明,Mg2+、Zn2+、Eu3+掺杂CaWO4不影响CaWO4基质的四方晶相。395nm激发下,与CaWO4∶2%Eu3+样品比较,分别掺杂0.5%的Mg2+或Zn2+的样品发光强度提高了1.3倍和2.1倍;与3%Mg2+或3%Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3粉体发光比较,当Eu3+浓度增加为3%时,粉体的发光强度分别提高了7.3倍和14.8倍;与CaWO4∶3%Eu3+样品比较,3%的Mg2+或Zn2+掺杂后的样品光强分别提高了1.2倍和1.3倍。262nm比395nm激发同一样品的Eu3+的5D0能级寿命有所增加。与单掺2%Eu3+样品比较,随着Mg2+或Zn2+掺杂浓度增加,样品荧光寿命先增加后减小。同样激发波长下,与Mg2+或Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3+样品荧光寿命相比,Eu3+浓度增加为3%时,样品的荧光寿命明显变短。     

Eu~(2+),Cr~(3+)共掺杂SrAl_(12)O_(19)发光体的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Eu2+,Cr3+单掺杂及共掺杂的SrAl12O19发光体,研究了它的发光性质和能量传递动力学过程。Eu2+的5d→4f发射峰位于400 nm,与Cr3+位于350~450 nm波长范围的4A2→4T1的吸收带有显著的光谱重叠,有利于Eu2+→Cr3+的能量传递发生,从而将来自于Eu2+离子的紫光转换为Cr3+的深红光发射。在共掺杂的样品中,当激发Eu2+时观察到Cr3+离子的2E→4A2红色线谱发射。当监测该红色线谱发射时,激发光谱中包含有Eu2+的吸收,证明了在SrAl12O19体系中Eu2+→Cr3+能量传递的存在。能量传递导致Eu2+的荧光寿命随Cr3+浓度的增加而缩短,计算表明能量传递效率随Cr3+浓度增加而提高,当Cr3+浓度为5%时能量传递效率可达到50%。     

水热法制备不同形貌的GdVO_4:Eu~(3+)纳米发光材料

采用水热法制备了不同形貌的GdVO4:Eu3+纳米晶样品,对其结构以及发光性质进行了表征。XRD结果表明:水热前驱体和经过灼烧之后样品均为四方晶系,具有锆石结构。TEM照片表明:通过改变表面活性剂分别得到了分散性良好的米粒状、六角形和球形的GdVO4:Eu3+纳米晶粒子。发光光谱表明:在288nm的紫外光激发下,不同形貌的GdVO4:Eu3+纳米晶材料均在617nm处产生特征红光发射,归属为Eu3+离子的5D0→7F2跃迁,不同形貌粒子的发光光谱的相对强度有所不同。     

Zn1-x Mo1-ySiyO4∶Eu3+x红色荧光粉的合成及发光性能研究

通过固相法合成LED用Zn1-xMo1-ySiyO4∶Eu3+x红色荧光粉(0.05≤x≤0.30, 0≤y≤0.09), 讨论了助熔剂、温度等合成条件对Zn1-xMo1-ySiyO4∶Eu3+x荧光粉发光性质的影响。 当烧结温度为800 ℃时, 可以生成ZnMoO4纯相目标产物。 由于荧光粉的结晶度和粒径随烧结温度的升高而增大, 所以随着烧结温度的升高, 样品的发光强度有所提高; 当助熔剂Na2CO3的用量约为4%时的样品发射光的强度比未使用助熔剂时明显增强, 说明在此体系中, 当Eu3+取代Zn2+时, Na2CO3充当助熔剂的同时, Na+起到了电荷补偿作用。 荧光光谱实验显示Zn1-xMo1-ySiyO4∶Eu3+x能够被393和464 nm的紫外光激发, 在616 nm处发出强烈的红色荧光。 当Eu3+掺杂量约为20% mol时, Zn1-xMo0.97Si0.03O4∶Eu3+x荧光粉在616 nm处的发光强度达到最大。 在引入Si4+离子后能显著增强Zn1-xMoO4∶Eu3+x的发光强度, 组成为Zn0.80Mo0.97Si0.03O4∶Eu3+0.20样品（激发峰值为393 nm）的荧光强度要比Y2O2S∶Eu3+0.05荧光粉的发光强度强2倍。 所以这种荧光物质能够更好地适用于白光LED。     

原材料Y_2O_3的结晶性对Y_2O_2S∶Eu~(3+)发光特性的影响

为进一步提高Y2O2S∶Eu3+的发光性能,采用改善主要原材料Y2O3结晶性的方法,使Y2O2S∶Eu3+红色荧光粉在20 kV和25 kV下发光强度分别增强5%和10%,且不影响色度、粒度、粉体分散性等主要考核指标。提高了粉体的耐电压特性(发射强度与激发电压间的关系特性)。讨论和分析了发射强度增强、电压特性改善的原因:主要原材料Y2O3的结晶性的改善,使得合成的Y2O2S∶Eu3+具有更好的晶体质量,Eu3+离子晶场环境得到进一步改善,从而减弱了无辐射过程及因晶格畸变所造成的能量损失,发光效率得到增强,电压特性得到改善。实验表明,获取高质量多晶Y2O3的最佳分解温度为1400℃左右。     

Er^3+,Cr^3+共掺杂BaAl2Si2O8荧光粉的发光性质及能量传递

利用高温固相法合成BaAl2Si2O8:Cr^3+,Er^3+系列荧光粉,研究了Cr^3+和Er^3+掺杂对BaAl2Si2O8材料发光特性的影响.BaAl2Si2O8:Er^3+荧光样品在393 nm激发波长下只呈现出峰值为550 nm的绿色荧光,来源于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的叠加.BaAl2Si2O8:Cr^3+荧光样品在550 nm激发波长下呈现峰值为694 nm的红色荧光,来源于2E→4A2的跃迁.在共掺杂样品BaAl2Si2O8:Cr^3+,Er^3+中,用Cr^3+激发峰的凹槽处380 nm作为激发光,得到的发射峰不仅有Er^3+的发射峰位,还有Cr^3+的发射峰位,说明两个离子之间可能存在辐射能量传递;对共掺杂BaAl2Si2O8:1%Cr^3+,x%Er^3+样品的荧光光谱进行测试,随着x的增加,Cr^3+的激发和发射光谱强度均有所增加,并且当x=0.5时,光谱强度是原来的4倍.另外,当固定Cr^3+的浓度时,随着Er^3+的浓度增加,Cr^3+的荧光寿命逐渐增加;当固定Er^3+的浓度时,随着Cr^3+的浓度增加,Er^3+的荧光寿命逐渐减小.这些现象表明了Er^3+和Cr^3+之间存在共振能量传递,通过理论计算得到Er^3+和Cr^3+之间的能量临界距离为4.5 nm,属于电偶极-电偶极相互作用.     

Eu3+/Dy3+共掺Sr3Y2(BO3)4荧光粉的发光性质研究

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点,被广泛应用于白光LED、温度传感、显示显像、新能源和激光等领域。基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响,在众多发光基质材料中,硼酸盐具有透光范围宽、光学损伤阈值高、较好的热稳定性和化学稳定性等优点。碱土-稀土金属硼酸盐Sr₃Y₂(BO₃)₄具有出色的光学性能,对其发光性能的研究具有重要意义。稀土离子Eu3+具4f6电子层,是一种典型的下转换发光中心离子,常被选作红色发光材料的激活剂。Dy3+具4f9电子层,也是一种典型的下转换发光中心离子,在紫外光激发下,在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。采用高温固相法合成了Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+荧光粉,通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征,XRD结果表明,1 000 ℃烧结5 h,H₃BO₃过量20%为最佳制备条件,且少量的Eu3+和Dy3+掺杂并未改变Sr₃Y₂(BO₃)₄的晶格结构。SEM图像表明Sr₃Y₂(BO₃)₄基质的平均晶粒尺寸为2～4 μm,10%Eu3+单掺和5%Eu3+/5%Dy3+双掺样品与基质Sr₃Y₂(BO₃)₄的SEM图像相比,形貌和尺寸并没有发生明显的改变。Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+荧光粉的发光结果表明,分别在395和466 nm激发下,浓度为5%,10%和15%的Eu3+单掺Sr₃Y₂(BO₃)₄荧光粉的主要发光位于593和613 nm的红光发射,峰强度随着Eu3+浓度的增加呈现先增加后降低的变化形式,掺杂浓度为10%时发光强度最大,说明存在浓度猝灭现象。色坐标结果显示,激发波长由395 nm变化到466 nm,Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+荧光粉的发光颜色从橙红色向红色转变。引入Dy3+后,Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+样品的发射光谱出现Dy3+的486 nm的蓝光发射（4F_9/2→6H_15/2）和576 nm的橙光发射（4F_9/2→6H_13/2）,并且随着Dy3+浓度的增加,对Eu3+的5D₀→7F_{1, 2, 3, 4}跃迁有抑制作用。色坐标结果显示通过调整掺杂离子Eu3+和Dy3+的比例可实现Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+荧光粉的颜色从红色区域向橙色区域转变,说明其在显示方面具有良好的应用前景。