Ce3+,Tb3+,Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系的白色发光和能量传递机理

通过正交试验,采用高温固相法制备了Sr2-x-y-zMgSi2O7∶xCe3+,yTb3+,zEu3+系列样品.使用X射线衍射仪和荧光光谱仪表征了样品的物相和发光性质,并讨论了Ce3+-Tb3+-Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系中的能量传递过程.实验结果表明,在327 nm波长激发下,所合成荧光粉的发射峰主要位于387 nm(蓝紫)、542nm(绿)和611 nm(红)处;分别以387,542和611 nm为监控波长,所得激发光谱显示荧光粉在327 nm处有最好的激发.在327 nm光激发下,系列样品发光进入白光区.最优化的荧光粉为Sr1.91MgSi2O7∶0.01Ce3+,0.05Tb3+,0.03Eu3+,其色坐标为(0.337,0.313),是一种潜在的发光二极管(LED)用白色荧光粉.     

Dy3+,Eu3+双掺单基质Ca9Y(PO4)7白色荧光粉的合成与发光性能

以具有多种格位的Ca9Y(PO4)7作为基质, 以Dy3+和Eu3+作为共激活剂, 利用高温固相法合成了一种单基质白光荧光粉. X射线衍射证实样品属于三方晶系菱面体结构, Dy3+和Eu3+在Ca9Y(PO4)7晶体中占据了Y3+ 的格位. 样品在365 nm紫外线激发下, 荧光光谱同时出现了Dy3+和Eu3+的特征发射, 且发光强度以及色度坐标随着Dy3+和Eu3+掺杂比率的变化而有规律变化, 所有样品的发射均处于白光区域. 利用近紫外芯片作为激发源, 单一基质白色荧光粉Ca9Y1-x-y(PO4)7: xDy3+, yEu3+可应用于白光发光二极管等领域.     

新型单基质白光荧光粉Sr3La1-x（PO4）3:xDy3+制备及发光性能

采用高温固相法合成了Sr3La1-x(PO4)3:xDy3+荧光粉,并对其结构和发光特性进行了研究。样品发射光谱呈多峰发射,主峰位于482,576和666 nm,分别对应Dy3+的4F9/2→6H15/2,4F9/2→6H13/2和4F9/2→6H11/2特征跃迁。监测不同发射峰,激发光谱峰位置不变,主激发峰位于348,362和385 nm,可以被InGaN管芯有效激发。分析了Dy3+掺杂浓度对样品发光强度的影响,确定Dy3+的最佳掺杂摩尔分数为10%。根据Dexter理论分析其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。不同Dy3+掺杂浓度样品发射光谱的色坐标均在白光区域内。     

(Ca1-x-yLuy)MoO4∶xEu3+红色荧光粉的化学共沉淀合成与光致发光

使用NH4HCO3-NH3.H2O混合沉淀剂,采用化学共沉淀法合成(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+红色荧光粉,通过XRD、EDS、荧光光谱和CIE色度图研究该荧光粉的晶体结构、成分组成及发光性能。结果表明,实验按照理论化学计量比成功合成了(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+红色荧光粉,该荧光粉为CaMoO4白钨矿结构;(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+具有7F0→5L6(394 nm)和7F0→5D2(465 nm)的强电子吸收,且在613 nm处可发射高强度红光,其色坐标为(0.666 5,0.332 9),明显优于传统的Y2O2S:Eu3+红色荧光粉;此外,当Lu含量为30mol%时,荧光粉发光强度最佳。     

KSrBP2O8:RE(RE=Eu2+,Tb3+,Eu3+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相反应法制备了KSrBP2O8:RE(RE=Eu2+,Tb3+,Eu3+)系列荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:稀土离子的掺入没有改变荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现在近紫外光激发下掺杂Eu2+离子的样品具有宽带发射峰,最强发射位于450 nm左右,对应于Eu2+离子的4f65d1→4f7辐射跃迁。随着Eu2+掺杂量的增加,发射光从蓝光逐渐转变到蓝白光。另外,KSrBP2O8:Tb3+和KSrBP2O8:Eu3+能够在近紫外光激发下分别发射出绿光和红光,其最佳掺杂浓度分别为0.04%和0.08%(摩尔分数)。     

NaY(WO4)2∶Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2∶Eu3+,Tb3+,Tm3+。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征。结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2∶x%Eu3+,4%Tb3+,1%Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区。同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递。     

YAl3（BO3）4∶Eu3+荧光粉的化学沉淀法制备研究

以化学沉淀法制备单相的铕离子掺杂硼铝酸盐红色荧光粉YAl3(BO3)4∶Eu3+,考察了焙烧温度、掺铕量等因素对材料性能的影响,用X射线衍射、扫描电镜、激发光谱和发射光谱对荧光粉的结构、形貌和发光性能进行了表征.以尿素为沉淀剂,900℃焙烧沉淀前驱体可得到单相荧光粉YAl3(BO3)4∶Eu3+,反应温度比传统高温固相法降低了300℃;沉淀法制备的荧光粉粒径分布范围小,无团聚现象,粒径约300nm.掺铕量为10%(物质的量比)时发光强度最大.在260nm的紫外光激发下,Eu3+的5 D0→7 F2的电偶极跃迁最强,发射光为618nm的红光.     

Dy3+单掺及Dy3+,Er3+共掺GdVO4纳米粒子的制备及发光性能的研究

用水热法制备了Dy3+单掺及Dy3+,Er3+双掺GdVO4纳米荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和荧光(FL)光谱对合成样品的结构、形貌和发光性能进行表征;探讨了Dy3+掺杂浓度、络合剂对GdVO4:Dy3+纳米晶的结构、形貌和发光性能的影响;考察了不同波长的近红外光和紫外光激发的GdVO4:Dy3+,Er3+,得到不同颜色的上转换和下转换荧光光谱。以760~830 nm近红外光和210~380 nm紫外光激发GdVO4:Dy3+纳米晶,可获得Dy3+蓝绿色双模发光;其中蓝光来自于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2跃迁,绿光由Dy3+离子4F9/2→6H13/2跃迁产生。     

近紫外LED用绿色荧光粉Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F发光特性及Ce3+→Tb3+之间能量传递

高温固相法合成Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F荧光粉,并用X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)测定分析了其晶体结构及光谱性质。结果表明:当Tb3+掺杂量x=0.07时,发光强度最高,发射主峰位于545 nm,并进一步研究了Ce3+,Tb3+共掺的样品中Ce3+→Tb3+能量传递过程。其次,测试由近紫外LED(~380 nm)和三基色荧光粉(Ba0.11Sr2.89Ce0.01Tb0.07Na0.08AlO4F,BAM and Sr2Si5N8:Eu2+)封装的白光LED光电性能,其色品坐标(x=0.3223,y=0.3408),色温5500 K,显色指数为86.26。因此,Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F可作为一种潜在的适用于近紫外LED激发的荧光材料。     

蓝色长余辉材料CaAl2O4:Eu2+,Nd3+的合成及其发光性能

采用高温固相法合成了系列单相Ca(1-x-y)Al2O4:Eu2+x,Nd3+y(0≤x≤0.045,0≤y≤0.0037)粉末样品,并表征了其发光特性.研究结果表明,样品的发射光谱为最大发射峰位于440nm的宽带谱,属于Eu2+的4f65d→4f7跃迁.通过对Eu2+,Nd3+掺杂量与样品发光性能之间关系的研究发现,Eu2+和Nd3+最佳掺杂量分别为x=0.00125和y=0.0025,并且Nd3+对改善蓝色长余辉材料CaAl4:Eu2+的余辉性能具有重要的作用.在最佳掺杂条件下,样品的余辉时间可达1000min,初始亮度大于1200mcd/m2,60min后发光粉的亮度仍然在10mcd/m2以上.利用正电子湮灭技术和热释光技术,研究了Eu2+和Nd3+对CaAl2O4:Eu2+,Nd3+材料的发光性能的影响.     

La7O6(BO3)(PO4)2:Eu3+/Tb3+荧光材料的制备及其光致发光性能

采用优化的高温固相方法制备了稀土离子Eu³⁺和Tb³⁺掺杂的La₇O₆（BO₃）（PO₄）₂系荧光材料,并对其物相行为、晶体结构、光致发光性能和热稳定性进行了详细研究。结果表明,La₇O₆（BO₃）（PO₄）₂：Eu³⁺材料在紫外光激发下能够发射出红光,发射光谱中最强发射峰位于616 nm处,为⁵D₀→⁷F₂特征能级跃迁,Eu³⁺的最优掺杂浓度为0.08,对应的CIE坐标为（0.610 2,0.382 3）;La₇O₆（BO₃）（PO₄）₂：Tb³⁺材料在紫外光激发下能够发射出绿光,发射光谱中最强发射峰位于544 nm处,对应Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅能级跃迁,Tb³⁺离子的最优掺杂浓度为0.15,对应的CIE坐标为（0.317 7,0.535 2）。此外,对2种材料的变温光谱分析发现Eu³⁺和Tb³⁺掺杂的La₇O₆（BO₃）（PO₄）₂荧光材料均具有良好的热稳定性。     

Dy3+离子掺杂的全色荧光粉Ca9La(PO4)7的制备及发光特性

采用高温固相法合成了Ca₉La(PO₄)₇:Dy³⁺发光材料. 荧光粉的晶体结构和微观尺寸由X射线粉末衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)测定. 光致激发和发射光谱发光揭示了材料的光学特性. 实验结果显示: Ca₉La(PO₄)₇:Dy³⁺能够有效吸收紫外-可见光(300-460 nm)而被激发, 呈现一系列的吸收峰. 样品在350 nm近紫外光激发下, 有较强的蓝光(481 nm)和黄光(573 nm)两个窄带发射, 混合成优质的白光发射, 该白光色坐标在国际照明委员会(CIE)色品图中分布在无色点D65 (0.313, 0329)周围. 随着掺杂Dy³⁺离子的摩尔分数的增加, 两种发射均发生浓度猝灭现象, Dy³⁺离子的最佳掺杂为0.05(摩尔分数), 电偶极-电偶极相互作用是主要的猝灭机理.     

钙钛矿结构荧光材料MZrO3:Eu3+,A (M=Ca2+, Ba2+; A=Li+, Na+, K+)的制备及其发光性质

Calcium and barium zirconate powders based upon CaZrO₃:Eu³⁺,A and BaZrO₃:Eu³⁺,A (A=Li⁺, Na⁺, K⁺) were prepared by combustion synthesis method and heating to ~1000℃ to improve crystallinity.The structure and morphology of materials were examined by X-ray diffraction (XRD) and scanningelectron microscopy (SEM). XRD results showed that CaZrO₃:Eu³⁺,A and BaZrO₃:Eu³⁺,A (A=Li⁺, Na⁺, K⁺) perovskites possessed orthorhombic and cubic structures, respectively. The morphologies of all powderswere very similar consisting of small, coagulated, cubical particles with narrow size distributions andsmooth and regular surfaces. The characteristic luminescences of Eu³⁺ ions in CaZrO₃:Eu³⁺,A (A=Li⁺, Na⁺, K⁺) lattices were present with strong emissions at 614 and 625 nm for ⁵D₀→⁷F₂ transitions with other weakeremissions observed at 575, 592, 655, and 701 nm corresponding to ⁵D₀→⁷F_n transitions (where n=0, 1, 3, 4 respectively). In BaZrO₃:Eu³⁺ both the ⁵D₀→⁷F₁ and ⁵D₀→⁷F₂ transitions at 595 and 613 nm were strong.Photoluminescence intensities of CaZrO₃:Eu³⁺ samples were higher than those of BaZrO₃:Eu³⁺ lattices. Thisremarkable increase of photoluminescence intensity (corresponding to ⁵D₀→⁷F_n transitions) was observedin CaZrO₃:Eu³⁺ and BaZrO₃:Eu³⁺ if co-doped with Li⁺ ions. An additional broad band composed of manypeaks between 440 to 575 nm was observed in BaZrO₃:Eu³⁺,,A samples. The intensity of this band wasgreatest in Li⁺ co-doped samples and lowest for K⁺ doped samples.     

Synthesis of Gd3PO7:Eu nanospheres via a facile combustion method and optical properties

Eu³⁺-doped Gd₃PO₇ nanospheres with an average diameter of ∼300 nm and a narrow size distribution have been prepared by a facile combustion method and structurally characterized by X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy. The luminescent properties were systemically studied by the measurement of excitation/emission spectra, and emission spectra under different temperatures, as well as by photostability. The strong red-emission intensity peaking at 614 nm originates the ⁵D₀→⁷F₂ transition and is observed under 254-nm irradiation, indicating that Eu³⁺ ions in Gd₃PO₇ mainly occupied non-centrosymmetry sites. The CIE1931 XY chromaticity coordinates of Gd₃PO₇:Eu³⁺ nanospheres are (x=0.654, y=0.345) in the red area, which is near the National Television Standard Committee standard chromaticity coordinates for red. Thus, Gd₃PO₇:Eu³⁺ nanospheres may be potential red-emitting phosphors for PDP and Xe-based mercury-free lamps.     

空气中合成M2B4O7:Eu3+(M=Na,K)荧光体及其性质表征

以M2B4O7(M=Na,K)为基质,在空气中掺杂稀土元素Eu3+得到了Na2B4O7:Eu3+和K2B4O7:Eu3+荧光体.探讨了体系的烧结条件和荧光性质,分析了晶体的结构.结果表明,虽然两种体系的最佳合成条件不同,但是体系中都同时存在[BO4]和[BO3]结构;稀土离子Eu3+的发光以电偶极跃迁5D0-7F2为主,处于非中心对称的格位上,并且可以很好地存在于基质中,Na2B4O7:Eu3+具有较强的发光强度.     

Ca9Y(PO4)7:Ce3+,Tb3+纳米荧光粉的制备及发光性能

采用水热法制备出Ca₉Y（PO₄）₇：Ce³⁺,Tb³⁺纳米荧光粉,通过XRD、SEM和荧光光谱等对样品进行了分析,研究在Ca₉Y（PO₄）₇基质中引入Ce³⁺,Tb³⁺离子对发光性能的影响规律。研究发现因Tb³⁺离子自身能量交叉驰豫的存在,使得单掺Tb³⁺时,通过调节Tb³⁺离子的浓度可以实现对发光颜色的控制。同时研究了Ce³⁺-Tb³⁺之间的能量传递为电多极相互作用的偶极-四极机制,Ce³⁺-Tb³⁺之间最大的能量传递效率为55.6%。Ca₉Y（PO₄）₇：Ce³⁺,Tb³⁺的发光颜色可以通过激活离子之间的能量传递和共发射得到可控调节。SEM分析表明荧光粉颗粒尺寸在100 nm左右,分散性好。     

Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al₂O₃-SiO₂系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho³⁺/Yb³⁺共掺以ZnAl₂O₄为主晶相的ZnO-Al₂O₃-GeO₂-SiO₂系玻璃陶瓷。因[GeO₄]四面体和[SiO₄]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO₂取代SiO₂对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO₂的取代量为10.55%（w/w）时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色（546 nm）和弱的红色（650 nm）上转换发光,并研究了不同Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比为1：11（n/n）时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。     

NaBaPOM4:Tb3+绿色荧光粉制备及其发光特性

采用高温固相法合成了NaBaPOM₄:Tb³⁺绿色荧光粉, 并研究了材料的发光性质. NaBaPOM₄:Tb³⁺材料呈多峰发射, 发射峰位于437、490、543、587和624 nm, 分别对应Tb³⁺的⁵D₃→⁷F₄和⁵D₄→⁷F_{J=6, 5, 4, 3}跃迁发射, 主峰为543 nm; 监测543 nm发射峰, 所得激发光谱由4f⁷5d¹宽带吸收(200-330 nm)和4f-4f 电子吸收(330-400 nm)组成, 主峰为380 nm. 研究了Tb³⁺掺杂浓度, 电荷补偿剂Li⁺、Na⁺、K⁺和Cl^-, 及敏化剂Ce³⁺对NaBaPOM₄:Tb³⁺材料发射强度的影响. 结果显示: 调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂或敏化剂均可以在很大程度上提高材料的发射强度.     

La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu~(3+)/Tb~(3+)荧光材料的制备及其光致发光性能

采用优化的高温固相方法制备了稀土离子Eu~(3+)和Tb~(3+)掺杂的La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2系荧光材料,并对其物相行为、晶体结构、光致发光性能和热稳定性进行了详细研究。结果表明,La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu~(3+)材料在紫外光激发下能够发射出红光,发射光谱中最强发射峰位于616 nm处,为5D0→7F2特征能级跃迁,Eu~(3+)的最优掺杂浓度为0.08,对应的CIE坐标为(0.610 2,0.382 3);La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Tb~(3+)材料在紫外光激发下能够发射出绿光,发射光谱中最强发射峰位于544 nm处,对应Tb~(3+)的5D4→7F5能级跃迁,Tb~(3+)离子的最优掺杂浓度为0.15,对应的CIE坐标为(0.317 7,0.535 2)。此外,对2种材料的变温光谱分析发现Eu~(3+)和Tb~(3+)掺杂的La_7O_6(BO_3)(PO_4)_2荧光材料均具有良好的热稳定性。