YAl3（BO3）4∶Dy3+荧光粉的制备及发光性能

利用溶胶-凝胶法制备了Dy3+掺杂的YAl3(BO3)4荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、荧光(FL)光谱仪对所合成样品的结构和发光性能进行表征。研究了Dy3+离子掺杂浓度和焙烧温度对YAl3(BO3)4∶Dy3+荧光粉的结构和发光性能的影响。结果表明:Y1-xAl3(BO3)4∶Dy3x+在Dy掺杂摩尔分数为x=0.05,焙烧温度为1 100℃时的发光强度最大。Y0.95Al3(BO3)4∶Dy30.+05荧光粉在774 nm波长光激发下,最强发射峰位于575nm。该荧光粉可将700～900 nm和290～450 nm范围内的光转换为染料敏化电池吸收的575 nm附近可见光。     

Dy3+含量对Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃发光性能的影响

通过控制Dy3+的掺杂浓度,制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃,测试其激发和发射光谱,讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明,Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象,且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱,造成Eu2+发射峰蓝移;随着Dy3+浓度的增加,Dy3+→Eu2+能量传递增强,Eu2+发光增强;Dy3+含量继续增加,则Dy3+发光出现浓度猝灭,且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。     

单一基质白色荧光粉Ca_9Al(PO_4)_7:Ce~(3+),Dy~(3+)的制备与发光性能

采用高温固相法在还原气氛下合成了Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+荧光材料,并对其发光特性进行了研究。XRD测试表明所合成样品为纯相Ca9Al(PO4)7晶体。在268 nm紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Ce3+呈现峰值位于363 nm的宽带发射。在350 nm近紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Dy3+发射光谱为窄带谱,主峰分别位于483 nm和574 nm,对应Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2特征跃迁,呈黄白光发射。荧光光谱表明:Ce3+,Dy3+共掺之后,Ce3+不仅对Dy3+的特征发射有明显的敏化作用,而且通过调节Ce3+和Dy3+的掺杂比例,可实现从黄白光到白光的颜色变化。研究发现:Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+样品中,掺杂离子的最佳摩尔分数为x=0.02,y=0.02,此时色坐标为(0.306,0.313)。     

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。     

LaF3纳米晶体中 Sm3+/Eu3+能量传递效应的光谱学特性

采用水热合成法,在较低的温度下制备了分散性,均匀性良好的 LaF3∶ Sm3+,LaF3：Eu3+和LaF3∶Sm3+／Eu3+纳米晶体样品。通过 X 射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和光致发光(PL)等手段,分别对 Sm3+／Eu3+单掺和共掺 LaF3纳米晶体的物相,表面形貌,晶粒尺寸和荧光特性进行了表征。XRD 和 TEM 检测结果显示,所制备的 LaF3纳米晶体呈六方晶体相,平均粒径在40 nm 左右。当采用波长为442 nm 的 He-Cd 连续激光器激发 Sm3+／Eu3+共掺 LaF3样品中的 Sm3+时,在样品发射光谱中观测到了Eu3+的特征荧光发射谱线,实现了 Sm3+向 Eu3+的能量传递。采用光谱学研究方法讨论了能量传递的机理和效率。结果表明,能量传递过程是 Sm3+的4 G5／2激发态与 Eu3+的 5 D 1和5 D 0激发态之间的交叉驰豫所致,并且随着 Eu3+的掺杂浓度的增大,共掺 LaF3∶Sm3+／Eu3+样品的发射谱中的 Eu3+的特征荧光发射强度也随之增强,这说明增加受主 Eu3+的掺杂浓度能够有效地提高 Sm3+→Eu3+能量传递的效率。     

红色LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO_3∶Re~(3+)(Re=Eu,Sm)发光材料的特性

采用固相法制备了红色LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Re3+(Re=Eu,Sm)发光材料,研究了材料的发光性能。研究发现LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Eu3+材料呈现多峰发射,最强发射分别位于610,615,613 nm处,分别监测这三个最强峰,所得激发光谱峰值位于369,400,470 nm。LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Sm3+材料也呈多峰发射,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2跃迁发射;分别监测602,599,597 nm三个最强发射峰,所得激发光谱峰值位于374,405 nm。研究了激活剂浓度对材料发射强度的影响,结果随激活剂浓度的增大,发射强度先增强后减弱,即,存在浓度猝灭效应。实验表明,加入电荷补偿剂Li+、Na+或K+均可提高LiM(M=Ca,Sr,Ba)BO3∶Re3+(Re=Eu,Sm)材料的发射强度。     

SO2-4/BO3-3掺杂对NaGd(MoO4)2∶Eu3+荧光粉发光性能影响的研究

采用柠檬酸钠为表面活性剂的水热法制备了NaGd(MoO₄)₂∶xEu3+(x=10%, 20%, 30%, 40%)和NaGd(MoO₄)₂∶7%Eu3+, ySO2-₄/BO3-₃荧光粉,对所制备样品的晶相、形貌、发光性质进行了表征。XRD分析表明NaGd(MoO₄)₂∶xEu3+和NaGd(MoO₄)₂∶7%Eu3+, ySO2-₄/BO3-₃荧光粉均为四方相的白钨矿结构;红外光谱测试发现有SO2-₄/BO3-₃的特征吸收峰,这表明SO2-₄/BO3-₃被成功掺入基质;荧光光谱测试说明,在NaGd(MoO₄)₂基质中Eu3+掺杂量为30%时发光最强;通过研究NaGd(MoO₄)₂∶7%Eu3+, ySO2-₄/BO3-₃荧光粉的发射光谱,发现适量的SO2-₄/BO3-₃掺杂会使Eu3+的特征发射增强,且掺杂10%SO2-₄或10%BO3-₃后可以减少3%左右的Eu3+掺杂,起到了节约稀土掺杂量的作用。     

发光二极管用红色荧光粉SrMoO4:Eu3+的制备和发射性质

采用化学共沉淀法制备了适合于紫外、近紫外、蓝光发光二极管(LED)激发的红色荧光粉SrMoO4:Eu3+.研究了样品的晶体结构和发光性质.结果表明:化学共沉淀法合成的SrMoO4:Eu3+荧光粉为四方纯相,其激发光谱包括一个宽带峰和一系列尖峰,峰值位于280nm(宽带峰中心),395nm,465nm,可以被紫外LED和蓝光LED有效激发.在395nm的激发下,测得发射光谱的强发射峰位于613nm,对应Eu3+离子的5D0→7F2跃迁.Eu3+离子掺杂浓度的改变对基质的晶格常数、Eu3+离子在晶体中对称性及发光性能有较大影响.通过对比不同掺杂浓度Eu3+离子的发射谱,发现在SrMoO4基质中Eu3+离子掺杂存在浓度猝灭现象,其最佳掺杂浓度为15%.     

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。     

Sm3+/Eu3+共掺四方相LaOF纳米体系中能量传递效应的光谱学研究

采用水热—烧结法制备了Sm3+/Eu3+共掺的LaOF纳米晶体颗粒,X射线衍射和透射电子显微镜表征结果显示,所制备的LaOF晶体的平均颗粒直径在60～80 nm之间,呈四方相,均匀性和分散性良好.通过442 nm连续光激发,在LaOF:Sm+/Eu3+纳米体系中实现了Sm3+向Eu3+的能量传递.运用光谱学方法对共掺纳米体系的荧光发射谱性质进行了分析,探讨了Sm3+/Eu3+能量传递的机理和动力学过程.实验结果表明,随着共掺体系中Eu3+掺杂浓度的增加,Sm3+向Eu3+传递能量的效率增高.     

LiMBO3 : Dy3+材料的发光特性

采用固相法制备了LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料,并研究了材料的发光特性。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料的发射光谱均呈多峰发射,对应于Ca,Sr,Ba,其主发射峰分别是Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2(484,486,486 nm),⁶H_13/2(577,578,578 nm)和⁶H_11/2(668,668,666 nm)跃迁。监测黄色发射峰时,所得激发光 谱峰值位置相同,主激发峰分别为331,368, 397,433,462,478 nm,对应Dy³⁺的⁶H_15/2→ ⁴D_7/2,⁶P_7/2,⁶M_21/2,⁴G_11/2,⁴I_15/2和⁶F_9/2跃迁。研究了敏化剂Ce³⁺及电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺对LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料发光强度的影响。结果显示:加入敏化剂Ce³⁺提高了材料的发光强度,发光强度最大处对应的Ce³⁺浓度为3%;加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺后,材料的发光强度也得到了明显提高,但发光强度最大处对应的Li⁺、Na⁺和K⁺浓度不同,依次为4%、4%和3%。     

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%。     

Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

The concentration quenching and crystallographic sites of Eu²⁺ in Ca₂BO₃Cl

A yellow phosphor, Ca2BO3 Cl:Eu2+ , is prepared by the high-temperature solid-state method. Under the condition of excitation sources ranging from ultraviolet to visible light, efficient yellow emission can be observed. The emission spectrum shows an asymmetrical single intensive band centred at 573 nm, which corresponds to the 4f 6 5d 1 →4f 7 transition of Eu2+ . Eu2+ ions occupy two types of Ca2+ sites in the Ca2BO3 Cl lattice and form two corresponding emission centres, respectively, which lead to the asymmetrical emission of Eu2+ in Ca2 BO 3 Cl. The emission intensity of Eu2+ in Ca2BO3 Cl is influenced by the Eu2+ doping concentration. Concentration quenching is discovered, and its mechanism is verified to be a dipole–dipole interaction. The value of the critical transfer distance is calculated to be 2.166 nm, which is in good agreement with the 2.120 nm value derived from the experimental data.     

Sr3Gd0.5-xTb0.5(BO3)3∶xEu3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备了Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉,并研究了其发光性质与能量传递过程。Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉在300~400 nm的近紫外光有效激发下产生489,544,594,614,624 nm的发射谱线,分别对应于Tb³⁺和Eu³⁺的特征跃迁。荧光寿命测试表明,随着Eu³⁺掺杂浓度的增大,Tb³⁺寿命逐渐缩短,证实该体系中存在Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递过程,能量传递效率最大值为20.53%。在对Tb³⁺和Eu³⁺的能级结构进行分析的基础上,进一步探讨了Tb³⁺→Eu³⁺能量传递过程。Sr₃Gd_0.5-xTb_0.5-(BO₃)₃∶xEu³⁺系列荧光粉具有良好的红色发光性质,是潜在的可以应用于白光LED的光转换材料。     

Dy3+掺杂NaYF4纳米粒子的制备及其上转换发光性质

制备了Dy³⁺掺杂 NaYF₄上转换发光纳米晶体,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光(FL)光谱、红外光谱仪(FT-IR)对合成样品的结构、形貌和发光性能进行表征。探讨了稀土离子掺杂浓度和焙烧温度对NaYF₄∶Dy³⁺纳米晶的结构、形貌和发光的影响。在776 nm红外光下激发样品,出现479,574 nm上转换发射峰,实现了蓝、绿上转换发光。绿光来自于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁,蓝光是由Dy³⁺的⁴F_9/2→ ⁶H_15/2跃迁产生的。     

稀土掺杂长余辉发光玻璃的研究

分别采用空气气氛和还原气氛,制备了稀土Eu₂O₃,Dy₂O₃掺杂的铝硅酸盐玻璃,利用荧光光谱仪对样品进行了测试。结果表明：空气气氛条件下制备的铝硅酸盐玻璃样品均不具备长余辉发光性能, 其激发光谱和发光光谱均是Eu3+的5D_i(i=0, 1)→7F_j(j=0～4)跃迁的典型光谱。经还原气氛处理后,单掺和双掺的铝硅酸盐玻璃样品均具有长余辉发光现象,单掺Eu2+的发光峰位于462 nm,而双掺Eu2+和Dy3+的发光峰位于457 nm,且双掺Eu2+和Dy3+的样品陷阱能级较深,样品的发光持续时间长达12 h以上。     

Eu~(3+)掺杂浓度及基质氧空位对Ca~(2-x)Eu_xSnO_4发光性能的影响

采用高温固相法制备Ca_(2-x)SnO_4:xEu~(3+)(x=0,0.001,0.005,0.01,0.015,0.02)发光材料,分别在空气和真空氛围中进行烧结,研究Eu3+掺杂浓度及基质中氧空位对样品发光性能的影响。随着Eu~(3+)离子浓度的增加,发射强度呈逐渐增大的趋势,主发射峰由两个分别位于614 nm和618 nm的峰逐步合为一个位于616nm的发射峰。在Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的激发光谱中,存在着200~295 nm的Eu~(3+)-O~(2-)电荷迁移带,随着Eu~(3+)离子浓度的增加,电荷迁移带的峰位由271 nm红移到286 nm。此外,在Eu~(3+)离子掺杂浓度相同的情况下,真空中烧结得到样品的发光强度是空气中烧结得到样品的2倍。这是由于在真空氛围中烧结产生的氧空位增加使得传导电子密度升高,导致发光强度增加。而且,氧空位的增加导致电子陷阱的增多,这使得Ca_(2-x)SnO_4∶xEu~(3+)样品的余辉性能得到了很大程度的提高。