Pb2+掺杂CaMoO4∶Dy3+,Eu3+荧光粉发光性能及能量传递机理的研究

采用共沉淀法合成了Pb²⁺掺杂CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉,通过X射线衍射仪、荧光分光光度计对荧光粉的物相组成、发光特性以及激活离子间能量传递效率进行了表征及分析。结果表明,掺杂Pb²⁺的CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉样品没有出现新的衍射峰,说明Pb²⁺很好地代替Ca²⁺进入到晶格当中,CaMoO₄∶0.05Dy³⁺,0.15Eu³⁺,0.15Pb²⁺荧光粉晶胞参数为a=b=0.548 9 nm, c=1.275 3 nm, Z=2,属于四方晶系,在391 nm波长激发下,484 nm处为Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_15/2)的蓝光特征发射峰,575 nm处为Dy³⁺(⁴F_9/2→⁶H_13/2)跃迁产生的黄光发射峰,593 nm处为Eu³⁺(⁵D₀→⁷F₁)跃迁产生的橙光发射峰,619 nm处为Eu³⁺(⁵D₀→⁷F₂)跃迁产生的红光发射峰。通过计算得出CaMoO₄∶Dy³⁺,Eu³⁺荧光粉中Dy³⁺和Eu³⁺之间临界传递距离为1.542 6 nm,能量传递机理是偶极-四极相互作用,能量传递效率接近60.31%,掺杂金属离子Pb²⁺的荧光粉样品能量传递效率最高提升至72.40%。所以,掺杂Pb²⁺能够大幅度提升Dy³⁺与Eu³⁺之间能量传递效率和改善荧光粉的发光性能,因此其在白光LED领域具有重要研究意义。     

近紫外激发Gd2ZnTiO6∶Eu3+,Li+红色荧光粉的制备及荧光性能

采用溶胶-凝胶法成功制备出系列Eu³⁺掺杂和Li⁺、Eu³⁺共掺杂Gd₂ZnTiO₆红色荧光粉,并研究Li⁺、Eu³⁺掺杂对样品的晶体结构、微观形貌及发光性能的影响。结果显示,所制备的Gd₂ZnTiO₆∶Eu³⁺,Li⁺(GZT∶Eu³⁺,Li⁺) 荧光粉为双钙钛矿结构,属于单斜晶系(空间群:P2₁/n),大小为10 μm的无规则形状的颗粒。在395 nm近紫外光的激发下,GZT∶Eu³⁺的发射光谱展示出典型的Eu³⁺线状特征光谱,发射峰中心位于615 nm处,归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁。Eu³⁺的最佳掺杂浓度为0.07(摩尔分数),样品显示明显的浓度猝灭效应,其机制为电偶极子-电偶极子(d-d)相互作用。此外,研究还发现,Li⁺掺杂对样品的晶体结构、微观形貌没有影响,但是一定量的Li⁺掺杂可以显著增强样品的荧光强度。当Li⁺浓度为0.05时,荧光粉发射主峰强度增强程度最大,提高至原来的4.3倍,说明通过Li⁺、Eu³⁺共掺杂可以获得高亮度的GZT红色荧光粉。GZT∶0.14Eu³⁺,0.05Li⁺荧光粉的CIE色坐标为(0.631 1,0.375 3)与标准红光色坐标(0.670,0.330)较为接近,是一种潜在的LED用红色荧光粉。     

白磷钙石型荧光粉Ca1.8Li0.6La0.6-x(PO4)2∶xEu3+的合成、结构及发光性能

白磷钙石结构化合物合成温度较低,且具有更加丰富可调变的晶体学格位,是一种优良的发光基质材料。本文采用高温固相法在1 250 ℃条件下合成了白磷钙石型发光材料Ca_1.8Li_0.6La_0.6-x(PO₄)₂∶xEu³⁺(x=0、0.01、0.03、0.06、0.09、0.15),并采用X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光光谱仪对其结构和发光性能进行系统表征。结果表明,制备荧光粉均为白磷钙石结构,Eu³⁺的掺杂并未在很大程度上改变其结构。该体系荧光粉发射红光,发射光谱出现了Eu³⁺的特征发射,最强发射峰位于617 nm处,来源Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁。随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,样品的荧光寿命逐渐减小,证明了Eu³⁺离子间能量传递的存在。     

α相和β相BiNbO4∶Eu3+的荧光性能

采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO₄∶Eu³⁺样品,利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明:900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO₄,而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO₄。吸收光谱得到α相和β相BiNbO₄的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV,与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu³⁺掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV,有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明:Eu³⁺在两种结构的最强荧光峰均来自⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁,最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu³⁺在β-BiNbO₄中的荧光强度更高,而且其⁵D₀→⁷F₂和⁵D₀→⁷F₁的荧光强度比值更大。与Eu³⁺相似,Er³⁺在β-BiNbO₄中具有更高的上转换荧光强度,其强度约是在α-BiNbO₄中荧光的近40倍,说明三斜结构BiNbO₄更适合做稀土离子的基质材料。     

Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B9O15∶Eu3+荧光粉的制备及发光性能

采用高温固相法在空气气氛下合成了一系列Eu³⁺掺杂硼酸盐基质荧光粉。用X射线衍射、荧光光谱以及色坐标等手段对荧光粉的晶相和发光性能进行表征。通过LiBaB₉O₁₅中的碱金属以及碱土金属之间的相互取代,研究了基质组成的改变对荧光粉发光性能的影响。结果表明,在Li(Na,K)Ba(Sr,Ca)B₉O₁₅∶0.07Eu³⁺系列荧光粉中,LiSrB₉O₁₅∶0.07Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。考察了煅烧温度、保温时间和Eu³⁺掺杂量对LiSrB₉O₁₅∶Eu³⁺荧光粉晶相和发光性能的影响,煅烧温度为750 ℃,保温时间为1~5 h时,样品的结晶性均良好。Eu³⁺掺杂量为0.52时,LiSrB₉O₁₅∶Eu³⁺荧光粉的发光强度最强。当x≥0.42(x=0.42,0.47,0.52,0.57)时,LiSrB₉O₁₅∶xEu³⁺色坐标均接近标准红光(0.67,0.33)。比较了LiSrB₉O₁₅∶xEu³⁺(x=0.02~0.57)荧光粉的611 nm(⁵D₀→⁷F₂)和586 nm(⁵D₀→⁷F₁)处发射峰相对强度比值R,R值变化不大,说明多数Eu³⁺在晶格中处于非反演对称中心的格位;比较了LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉和商用Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉的发光特性,在260 nm波长激发下,LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉的发光强度弱于Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉;在362 nm和394 nm波长激发下,LiSrB₉O₁₅∶0.52Eu³⁺荧光粉的发光强度强于Y₂O₃∶Eu³⁺荧光粉。     

Ba2YAlO5:Eu3+,Na+荧光粉的合成和光致发光性能研究

本文采用高温固相法成功合成了一系列Ba₂YAlO₅∶0.2Eu³⁺, xNa⁺(x=0.01,0.03,0.05,0.10,0.20,0.30)荧光粉,研究了Eu³⁺,Na⁺掺杂对晶体结构的影响。使用扫描电子显微镜观察荧光材料的微观形貌,使用荧光光谱仪对荧光粉的激发和发射光学特性进行观测和分析,从理论上研究了浓度猝灭和能量传递现象。在613 nm监测波段下,激发光谱在270~290 nm处出现O^2-→Eu³⁺电荷转移带,395 nm和465 nm处出现峰值,在465 nm处峰值最大,对应于⁷F₀→⁵D₂跃迁。在465 nm监测波长下,观察到在613 nm处发射峰最强,对应于⁵D₀→⁷F₂跃迁,钠离子最优掺杂浓度为x=0.03。通过理论计算得出基质中的能量传递在最近邻离子之间。对发光材料进行热稳定性测试和分析,计算得到热猝灭激活能的值为0.058 eV,计算出Ba₂YAlO₅∶0.2Eu³⁺, 0.03 Na⁺荧光粉的色坐标位于(0.61, 0.39),非常接近于国际照明委员会规定的标准色坐标(0.67, 0.33)。     

Ba3Bi2(PO4)4∶Tb3+荧光粉的制备与性能研究

利用高温固相反应法制备出Ba₃Bi_2-x(PO₄)₄∶xTb³⁺(x=0.05,0.1,0.15,0.3,0.4,0.5)绿色荧光粉。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、积分球式分光光度计和荧光光谱仪等对样品进行了分析。结果表明,所制备的样品均为Ba₃Bi₂(PO₄)₄纯相,Ba₃Bi_1.7(PO₄)₄∶0.3Tb³⁺的带隙估计值为4.21 eV。当激发光的波长为377 nm时,样品的发射光谱的波峰位于543 nm、584 nm和619 nm处,分别对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄和⁵D₄→⁷F₃的能级跃迁。随着Tb³⁺掺杂浓度的增加,样品的发光强度先增强后减弱,当x=0.3时,发光强度最大。计算表明最近邻离子在Ba₃Bi_2-x(PO₄)₄∶xTb³⁺荧光粉的浓度猝灭中起主要作用。随着测试温度的升高,发光强度变化不大,表明样品具有优异的热稳定性能。CIE色坐标图表明所制备的样品可以被紫外光有效激发而发出绿光。     

(La0.95Eu0.05)F3纳米晶的自牺牲模板法合成及其下转换发光性能研究

利用自牺牲模板法以一种新型稀土层状化合物(La_0.95Eu_0.05)₂(OH)₄SO₄·2H₂O为模板成功合成出(La_0.95Eu_0.05)F₃纳米晶并研究其下转换发光性能。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及荧光光谱仪对合成产物的物相和荧光性能进行表征。XRD及Rietveld精修结果表明以稀土硝酸盐和硫酸铵为原料在100 ℃、pH值为9.5的条件下反应24 h可得到稀土层状化合物(La_0.95Eu_0.05)₂(OH)₄SO₄·2H₂O模板。自牺牲反应过程中,当模板中稀土离子与氟化铵中氟离子摩尔比为1∶3和1∶5时,在180 ℃下水热反应24 h可成功合成(La_0.95Eu_0.05)F₃纳米晶。荧光光谱分析表明,(La_0.95Eu_0.05)F₃荧光粉在395 nm的紫外光激发下,分别在591 nm(⁵D₀→⁷F₁跃迁,高强度)、618 nm(⁵D₀→ ⁷F₂跃迁,中等强度)和692 nm(⁵D₀→ ⁷F₄跃迁,低强度)处显示下转换发射。所得荧光粉的色坐标为(0.52,0.45),橙红光。荧光粉的主发射峰呈现单指数衰减行为,拟合后发现其荧光寿命约为14 ms。     

蓝色荧光粉Sr3LnM(PO4)3F:Eu2+的发光调控

采用高温固相法合成了一系列Eu²⁺激活的Sr₃LnM(PO₄)₃F(Ln=Gd, La, Y; M= Na, K)荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明:成功合成了Sr₃LnM(PO₄)₃F:Eu²⁺荧光粉,样品的粒径为2~10 μm。荧光粉在蓝光区具有强烈的发射,归属为发光中心Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁。当基质中的碱金属M由Na变成K时,Eu²⁺的发光颜色由淡蓝色变成深蓝色,色纯度大幅提高,有效地调控了Eu²⁺在氟磷灰石Sr₃LnM(PO₄)₃F中的发光,进而发现了一种通过改变第二层配位原子来调控Eu²⁺发光的策略。     

Dy3+掺杂Gd2MgTiO6白色荧光粉的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂不同Dy³⁺浓度的系列Gd₂MgTiO₆(GMT)白色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪对GMT∶xDy³⁺(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11)样品进行表征。研究结果表明：所制备的系列荧光粉的结构均为单斜晶系，Dy³⁺成功掺入GMT基质的同时不影响原晶体结构；样品晶粒尺寸在微米量级。在351 nm的近紫外光激发下，样品在483和578 nm处分别显示了极强的蓝光和黄光，其中蓝光归因于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2的能级跃迁，黄光归因于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2能级跃迁；随着Dy³⁺浓度的不断增加，出现明显的浓度猝灭现象，其机理归因于电偶...     

柠檬酸燃烧法制备Gd3Ga5O12:Eu3+纳米晶及发光性质

以柠檬酸为燃烧剂,乙二醇为分散剂,采用燃烧法制备了Gd3Ga5O12∶Eu3+纳米晶.利用X射线衍射仪、扫描电镜和荧光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.XRD研究结果表明:合成的样品均为单一的Gd3Ga5O12晶相,纳米晶的一次性粒径分布在16～ 30nm.发射光谱和激发光谱的研究表明:主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F1的跃迁;宽激发带主要来自于Eu-O电荷迁移带.讨论了柠檬酸和乙二醇用量对晶粒尺寸、品格常数、发射和激发强度的影响.结果表明:过量的柠檬酸和适量的乙二醇有利于晶体发育和发光强度的提高.     

Ce3+激活NaSr4(BO3)3荧光粉的格位占据和发光性质研究

采用高温固相法制备了一系列可被紫外光有效激发的Na_1+xSr_4-2x(BO₃)₃∶xCe³⁺荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等测试方法对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。X 射线衍射结果显示,Ce³⁺成功掺入到基质NaSr₄(BO₃)₃中;利用高斯峰拟合、多光谱对比等手段,分析并验证了发光中心Ce³⁺占据了NaSr₄(BO₃)₃中Sr²⁺(1)和Sr²⁺(2)两个格位;研究了不同浓度Ce³⁺的掺杂对发光位置和发光强度的影响,随着Ce³⁺掺杂浓度的提高,发射光谱出现红移,发光强度出现增强→减弱→再增强的趋势;将荧光粉的发射光谱与植物光合色素吸收光谱进行对比,发现它不仅可以吸收300~350 nm的紫外光,发射光谱还很好地覆盖了植物光合色素所需的蓝光区吸收波段,证明其在农业生产的转光剂方面有潜在应用价值。     

Gd2O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的水热-还原法制备及其上转换发光性能研究

以Gd2 O3,Yb2 O3,Er2 O3,HNO3,CO(NH2)2和C12H25SO4Na为实验原料,通过水热-还原法制备了yb3+和Er3+共掺杂的Gd2O2S∶ Yb3+,Er3+纳米粉体.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和上转换发射光谱(UPL)分析手段对合成产物的结构、形貌和上转换发光性能进行了表征.结果表明,Gd3+∶ CO(NH2)2∶ SO2-=2∶ 1∶x的摩尔比对合成产物的结构有显著的影响,当x=1.0时合成的前驱体在90; Ar+ 10; H2混合气氛下800℃煅烧2h可获得单相Gd2 O2S纳米粉体,该Gd2 O2S粉体颗粒呈现近球形,平均颗粒尺寸约30 nm,具有一定的团聚特征.上转换发射光谱表明在980 nm红外光激发下,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的上转换光谱图的主次发射峰分别位于671 nm和548 nm,归属于Er3+的4 F9/2 →4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁.Er3+的猝灭浓度为5;,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+的发光机制为双光子模型.     

单一基质白光荧光粉Sr3Bi1-x（PO4）3∶Dy3+的制备与发光性能研究

本文采用高温固相法合成了Sr3Bi1-x(PO4)3∶xDy3+荧光粉。XRD图谱表明合成物质为纯相Sr3Bi(PO4)3晶体结构。主激发峰位于323 nm,348 nm,362 nm,385 nm,423 nm,451 nm和471 nm,分别对应Dy3+的6H15/2到4L19/2,6P7/2,6P5/2,4I13/2,4G11/2,4I15/2,4F9/2的跃迁。主发射峰位于482 nm(4F9/2→6H15/2),575 nm(4F9/2→6H13/2),分别对应于黄光和蓝光发射,其中以348 nm激发得到的峰值最强。研究了不同Dy3+掺杂浓度对发光性能的影响。随着Dy3+浓度的增大,样品的发光强度先增大后减小。当掺杂浓度x=0.08时,发光强度最好。并测试了样品的色坐标,为x=0.33,y=0.35,属于白光区域。     

Bi_4Si_3O_(12):Sm~(3+)荧光粉的制备及发光性能的研究

采用溶胶凝胶法制备了Bi_4Si_3O_(12):Sm~(3+)荧光粉体,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)对Bi_4Si_3O_(12):Sm~(3+)荧光粉的结构和发光性能进行表征。研究发现:在850℃煅烧下得到Bi_4Si_3O_(12)纯相;PL谱表明该粉体从近紫外到蓝光范围内都可以得到有效激发。在紫外光激发下,产物有4个发射峰,分别位于468 nm和563 nm,600 nm,649 nm,归属于Bi~(3+)的3P1→1S0跃迁和Sm~(3+)的~4G_(5/2)→~6H_J(J=5/2,7/2,9/2)能级跃迁,并对Bi~(3+)和Sm~(3+)之间的能量传递机制进行讨论。在467 nm的蓝光激发下粉体呈现橙黄色发光,发射峰来源于Sm~(3+)的~4G_(5/2)→~6H_J特征辐射跃迁,且最强发射峰位于563 nm处,Sm~(3+)的最佳掺杂浓度为3mol%。     

Sm3+掺杂天然钠长石(NaAlSi3O8)荧光粉的发光性质研究

采用高温固相法以天然钠长石为基质,Sm3+为激活剂,制备了Sm3+掺杂天然钠长石的光致发光材料.用X射线衍射(XRD)研究了掺杂Sm3+离子对天然钠长石结构进行研究.在室温下测量了光致发光谱并找出了稀土离子的最佳掺杂浓度.样品在402nm激发下有很强的发射带;与近紫外LED芯片匹配,在402nm近紫外光激发下NaAlSi3O8:Sm3+的发射光谱由4个峰组成,发射峰值分别位于569nm、601nm、648nm、713nm.随着Sm3+掺量的增加,样品发光强度先增强后减弱,当Sm3+掺量为0.06mol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.分析了不同Sm3+掺杂浓度样品的荧光衰减时间.NaAlSi3O8:Sm3+的色坐标基本不变,位于橙红色区域.     

白光发光二极管用CaAl2B2O7:Eu3+微晶的发光性质

利用高温固相法合成了CaAl2B2O7:Eu3+微晶.X射线衍射分析表明我们得到了纯相的CaAl2B2O7基质.样品在近紫外光和蓝光激发下能发出红光.发射光谱的主峰位于614nm,对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁.激发光谱中两个主峰位于401nm和471nm,分别与紫外和蓝光LED相匹配.并研究了电荷补偿剂和Eu3+的浓度对样品发光强度的影响.所有掺入电荷补偿剂(Li+,Na+和K+)样品的发光强度都比没有掺入电荷补偿剂的样品高.其中掺入Li+的样品的发光强度最高.Eu3+的最佳浓度为6;.CaAl2B2O7:Eu3+是一种有应用前景的白光LED用红色荧光粉.     

NaY(WO4)2:Sm3+粉末的制备及荧光性能

以柠檬酸三钠为结合剂,采用水热法结合高温烧结两步法制备了一系列NaY_1-x(WO₄)₂:xSm³⁺(x=0、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030)粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和荧光性能(PL)对粉末的相结构、形貌、成分以及发光性能进行了表征。研究结果表明,所合成粉末为NaY(WO₄)₂的纯相,属四方晶系白钨矿结构,其形貌为3D花形。在405 nm的光激发下,NaY(WO₄)₂:Sm³⁺粉末在600 nm处具有最高的荧光强度,对应于Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_7/2磁偶极跃迁,观察到橙红光发射,且Sm³⁺最佳掺杂摩尔分数为0.015时,粉末显示出最强的荧光发射强度。