LiBa0.95-yBO3:0.05Tb3+,yBi3+荧光粉的制备及荧光性质

以硼酸和碳酸盐为原料,用高温固相法制备了可被（近）紫外光（369、254 nm）有效激发的Tb³⁺单掺杂LiBa_1-xBO₃：xTb³⁺（物质的量分数x=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07）及Bi³⁺和Tb³⁺共掺杂LiBa_0.95-yBO₃：0.05Tb³⁺,yBi³⁺（物质的量分数y=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07）的2个系列荧光粉,产物的结构和形貌分别用粉末X射线衍射（PXRD）和扫描电子显微镜进行表征。PXRD测定结果表明2个系列的产物均为纯相LiBaBO₃。通过对第一系列产物荧光光谱的测定,筛选出发光强度最好的产物,据此确定铽离子的最佳掺杂量;在此基础上制备出铋离子掺杂量不同的第二系列荧光粉。荧光光谱测定的实验结果表明,Tb³⁺/Bi³⁺共掺杂的荧光粉的发光强度好于Tb³⁺单掺杂的荧光粉,这说明Bi³⁺对Tb³⁺有敏化作用;而且随着Bi³⁺掺杂量的增加,产物的荧光强度表现出先增加后减小的趋势,当Bi³⁺的掺杂量y=0.03时,产物的荧光强度达到最大。Bi³⁺和Tb³⁺之间存在偶极-四极相互作用而进行能量传递。系列荧光粉的CIE坐标显示其发光颜色在一定程度上呈现出由绿色光到白光的渐变趋势。     

发光颜色可调的白磷钙矿结构Ca8MgBi(PO4)7∶Ce3+，Tb3+荧光粉的制备、发光性能及能量传递

采用具有白磷钙矿结构的磷酸盐作为目标产物,通过高温固相法制备了发光颜色可调的Ca₈MgBi(PO₄)₇∶Ce³⁺,Tb³⁺荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱等表征手段对其物相组成、微观形貌及发光性能进行了详细研究。结果表明：掺杂少量的Ce³⁺、Tb³⁺并没有改变Ca₈MgBi(PO₄)₇基质的晶体结构。荧光光谱和荧光寿命曲线确定了Ce³⁺-Tb³⁺之间存在能量传递,其能量传递机制为四极-四极相互作用,能量传递效率可达81%。固定Ce³⁺浓度而逐渐增加Tb³⁺的掺杂量时,系列Ca₈MgBi(PO₄)₇∶0.08Ce³⁺,yTb³⁺荧光粉的发...     

高效率Tb3+单掺绿色荧光粉的光致/应力发光研究

稀土离子Tb³⁺被视为当前绿色荧光材料中最具潜力的激活剂之一.采用高温固相法制备了新型绿色荧光粉β-KMg(PO₃)₃:Tb³⁺,其在紫外光区域具有强的f-f跃迁激发峰,呈现出较高的荧光量子产率(90.74%),且色度坐标与商用绿色荧光粉接近,其发射峰源于Tb³⁺的⁵D₄-⁷F_J (J=6, 5, 4, 3)跃迁发射; Tb³⁺占据Mg²⁺格位,由于电荷差而产生的缺陷被热释光验证,多种深度陷阱能级的存在使得该荧光粉具备优异的热稳定性.更重要的是,β-KMg(PO₃)₃:Tb³⁺呈现出优异的应力发光特性,在应力刺激下陷阱能级中的电子及空穴分别被释放回Tb³⁺的激发态及基态,实现Tb³⁺的⁵D₃-     

通过Bi3+发光特征判定“争议”格位——以Ca2MgSi2O7:Bi3+荧光粉为例

在以往的研究工作中,人们经常关注给定基质具有多个格位所对应多发光中心的光致发射。 取决于所掺杂的基质,多个格位的晶体化合物应该可以提供相应的多发光中心,但某些化合物有时只会表现一个发光中心,由此产生“争议性”发光中心。 据以往研究,以稀土离子掺杂而为人所知的经典镁黄长石(Ca₂MgSi₂O₇)长余辉化合物具有“争议性”Ca格位。 为此,在本文中以非稀土离子(Bi³⁺)特有的发光特性从侧面来研究Ca₂MgSi₂O₇化合物中的“争议性”Ca格位问题。 结果表明,在250和276 nm激发波长激发下,所有的Bi³⁺掺杂Ca₂MgSi₂O₇样品均有峰位位于582和350 nm的两个Bi³⁺特征发射带。结合晶体结构分析,光谱结果表明,Ca₂MgSi₂O₇:Bi³⁺荧光粉具有对应于六配位和八配位的两个不同Ca²⁺格位的两个Bi³⁺发光中心,即,Bi³⁺(Ⅰ)(~582 nm)和Bi³⁺(Ⅱ)(~350 nm)发光中心。 此外,光谱分析进一步表明,Bi³⁺(Ⅰ)与Bi³⁺(Ⅱ)具有单向的能量传递,而且,发现这两个发光中心所对应的相对发射强度是依赖于激发波长和Bi³⁺掺杂浓度。 实验证明了Ca₂MgSi₂O₇晶体化合物具有两个Ca格位,而不是有些工作中所讨论的一个Ca格位。 本文工作可以为已知或未知的具有“争议性”格位的晶体化合物的验证提供新的借鉴。     

Lu(La)2O3微米晶中提高Bi3+离子下转换蓝光发光性能的研究

采用尿素沉淀法制备一系列Bi³⁺/La³⁺共掺Lu₂O₃和Bi³⁺/Lu³⁺共掺La₂O₃微米晶。在掺杂Bi³⁺离子的Lu₂O₃微米晶中,C₂位点的Bi³⁺离子可以将吸收的能量转移给S₆位点的Bi³⁺离子。同时,在Lu₂O₃:1%Bi³⁺,0～5%(摩尔分数,下同)La³⁺微米晶中,372和337 nm(C₂和S₆位点的Bi³⁺离子)紫外光的激发下,Bi³⁺离子的发射峰强度随着La³⁺离子掺杂浓度的增加而增加,掺杂5%La³⁺时与不掺杂La     

水杨酸盐敏化BaF2∶Tb3+纳米粒子中的Tb3+离子发光

采用水热法制备了均匀、单分散的BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子,并采用离子交换法制备了水杨酸钠敏化的BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子(SS-BaF₂∶Tb³⁺)。 系统地研究了样品的结构、形貌和光致发光性质。 结果表明,监测Tb³⁺离子在547 nm的⁵D₄→⁷F₅跃迁,SS-BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子获得了从200 nm到385 nm波长范围宽的激发带;激发SS的π-π^*电子跃迁吸收,由于SS到Tb³⁺的能量传递(“天线效应”),SS-BaF₂∶Tb³⁺纳米粒子产生了增强的Tb³⁺离子绿光发射;敏化纳米粒子中Tb³⁺离子光致发光寿命比未敏化纳米粒子中Tb³⁺离子寿命长。     

Y2SiO5:Ce3+荧光体的基质多面体替换及其对发光性能的调控研究

荧光材料基质的结构调制对于调控发光材料的发光性能,探索固体结构-性能关系具有重要的研究意义。本文以Y2SiO5基质为模型,分别利用Si/Al和Si/P取代,以[AlO4]和[PO4]四面体替换[SiO4]四面体,设计合成了一系列组成为Y1.95Si1-xAlxO5-xFx∶0.05Ce3+(x=0.05,x=0.1,x=0.2,x=0.4,x=1)和Y1.95-yCaySi1-yPyO5∶0.05Ce3+(y=0,y=0.02,y=0.04,y=0.06,y=0.08,y=0.2)的荧光材料。结合X射线衍射、荧光光谱、荧光寿命等测试手段对其进行了表征分析。结果表明,在x≤0.2,y≤0.04时得到的产物能够保持Y2SiO5的结构特征,在一定的基质组成替换范围内,设计合成的样品Y1.95Si1-xAlxO5-xFx∶0.05Ce3+、Y1.95-yCaySi1-yPyO5∶0.05Ce3+能提高发光强度,发射光谱呈现蓝移现象。荧光寿命测试表明这两个系列的化合物中Ce3+所处的基质环境变化较小,Ce3+发光也未产生较大的变化。     

Li+,Eu3+共掺杂La2MoO6红色荧光粉的Pechini法合成及近紫外/蓝光激发下的发光特征

采用Pechini法合成了白光LED用红色荧光粉La_1.9-xMoO₆:0.10Eu³⁺,xLi⁺(x=0,0.10,0.20,0.25),并对样品分别进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDX)以及荧光光谱(PL)等技术手段分析。 PL光谱显示该荧光粉可被近紫外光(395 nm)和蓝光(466 nm)有效激发,产生616和623 nm强的红光发射,归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁。该荧光粉与近紫外LED芯片(370~410 nm)和蓝光LED芯片(450~470 nm)均匹配良好,具有潜在的商业应用价值。 共掺Li⁺离子作为敏化剂能显著提高荧光粉的发光强度,且最优掺杂量为x=0.20。     

Eu2+掺杂KCaCl3晶体的生长及发光性能

通过坩埚下降法生长出不同物质的量分数Eu²⁺掺杂的KCa_1-xEu_xCl₃(x=0.005、0.01、0.02、0.03、0.05)单晶,并对晶体进行了X射线粉末衍射、热重、透过率、光致发光光谱、衰减时间、X射线激发发射光谱等测定。通过相图及结构分析,判断出该晶体为一致熔融化合物,并得出其为正交结构,晶胞参数为a=0.75604 nm,b=1.04823 nm,c=0.72657 nm,空间群为Pnma(62)。在紫外光的激发下,晶体在434 nm左右有一个宽的发射峰,对应于Eu²⁺的4f⁶5d¹→4f⁷跃迁;光致衰减时间1.473μs,晶体在X射线激发下的发光强度随Eu²⁺离子浓度增加而增强。     

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。     

颜色可调Sr3Y（BO3）3∶Tm3+，Dy3+荧光粉的发光性能及能量传递

采用高温固相法制备了Sr_3Y(BO_3)_3:xTm~(3+),yDy~(3+)荧光粉,并通过XRD、SEM和荧光光谱仪对样品的物相、微观形貌、发光性能、能量传递机制和CIE色坐标进行了分析。结果表明:Sr_3Y(BO_3)_3:xTm~(3+)荧光粉在监测波长为359 nm时发射蓝光,Tm~(3+)的浓度淬灭点为x=0.08;在Sr_3Y(BO_3)_3:0.08Tm~(3+),yDy~(3+)荧光粉中,随着Dy~(3+)掺杂浓度的增加,Tm~(3+)的发光强度降低而Dy~(3+)发光强度却先增加后降低,Dy~(3+)的浓度淬灭点为y=0.1;通过改变Dy~(3+)掺杂浓度或改变激发光的波长,均可实现发射光的颜色可调;在Tm~(3+)-Dy~(3+)离子之间存在能量传递。当Dy~(3+)掺杂浓度(物质的量分数)为0.15时能量传递效率达75.14%,能量传递机制为电偶极-电偶极相互作用。     

微乳液法合成白光LED NaLu(MO4)2:Eu3+/Eu3+,Tb3+(M=W, Mo)荧光粉

采用微乳液法制备NaLu(WO₄)_2-x(MoO₄)x:8%Eu³⁺(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)/y%Eu³⁺,5%Tb³⁺(y=1, 3, 5, 7, 9)系列荧光粉.通过X射线衍射(XRD)表征,所制样品的X射线衍射峰与标准卡片PDF#27-0729基本吻合,表明所制的样品为白钨矿结构,属于四方晶系.扫描电镜SEM显示制备的纳米粒子是梭子状的,粒径大约是110 nm.激发发射光谱显示,在Eu³⁺离子掺杂浓度为8%时,NaLu(WO₄)(MoO₄):Eu³⁺发光强度最大.NaLu(WO₄)_2-x(MoO)x :8%Eu³⁺(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)荧光粉在Mo/W比达到1:1(x=1)时发光强度最大,强烈的红光发射表明该材料可用于白光LED材料.该荧光粉在268、394和466 nm波长光激发下分别发出橙红色、黄色和淡黄色光,可以满足不同光色需要.NaLu(WO)(MoO):y%Eu³⁺,5%Tb³⁺(y=1, 3, 5, 7, 9)荧光粉,随着y值增大,从绿光区(x=0.278, y=0.514)进入白光区(x=0.356, y=0.373), (x=0.278, y=0.313),同时观察到Tb³⁺到Eu³⁺有效能量传递.     

微乳液法合成白光LED NaLu(MO_4)_2:Eu~(3+)/Eu~(3+),Tb~(3+)(M=W,Mo)荧光粉

采用微乳液法制备Na Lu(WO4)2-x(Mo O4)x∶8%Eu3+(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)/y%Eu3+,5%Tb3+(y=1,3,5,7,9)系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD)表征,所制样品的X射线衍射峰与标准卡片PDF#27-0729基本吻合,表明所制的样品为白钨矿结构,属于四方晶系。扫描电镜(SEM)显示制备的纳米粒子是梭子状的,粒径大约是110 nm。激发发射光谱显示,在Eu3+离子掺杂物质的量分数为8%时,Na Lu(WO4)(Mo O4)∶Eu3+发光强度最大。Na Lu(WO4)2-x(Mo O4)x∶8%Eu3+(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)荧光粉在nMo/nW比达到1∶1(x=1)时发光强度最大,强烈的红光发射表明该材料可用于白光LED材料。该荧光粉在268、394和466 nm波长光激发下分别发出橙红色、黄色和淡黄色光,可以满足不同光色需要。Na Lu(WO4)(Mo O4)∶y%Eu3+,5%Tb3+(y=1,3,5,7,9)荧光粉,随着y值增大,从绿光区(x=0.278,y=0.514)进入白光区(x=0.356,y=0.373),(x=0.278,y=0.313),同时观察到Tb3+到Eu3+有效能量传递。     

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。     

CaWO_4∶xEu~(3+),ySm~(3+),zLi~+红色荧光粉的制备及光学性能

采用微波固相法制备了CaWO_4∶xEu~(3+),ySm~(3+),zLi~+红色荧光粉。测量样品的XRD图、激发谱、发射谱及发光衰减曲线,研究并分析了Eu~(3+)、Sm~(3+)、Li~+的掺杂浓度,对样品微结构、光致发光特性、能量传递及能级寿命的影响。结果表明,Eu~(3+)、Sm~(3+)、Li~+掺杂并未引起合成粉体改变晶相,仍为CaWO_4单一四方晶系结构。Eu~(3+)、Sm~(3+)共掺样品中,Sm~(3+)掺杂为3%时,Sm~(3+)对Eu~(3+)的能量传递最有效。Li~+掺杂起到了助熔剂和敏化剂的作用,使样品发光更强。在394 nm激发下,与CaWO_4∶3%Eu~(3+)样品比较,3%Eu~(3+)、3%Sm~(3+)共掺CaWO_4及3%Eu~(3+)、3%Sm~(3+)、1%Li~+共掺CaWO_4样品的发光分别增强2倍及2.4倍。同一激发波长下,单掺Eu~(3+)样品寿命最短,Sm~(3+)、Eu~(3+)共掺样品随Sm~(3+)浓度增加,寿命先减小后增加,且掺杂了Li~+的样品比不掺Li~+的样品~5D_0能级寿命有所增加。     

空气中合成固溶体荧光粉Ba_2(Zn,Mg)Si_2O_7∶Eu~(2+),Eu~(3+),Ce~(3+)及其发光特性

采用高温固相法在空气中合成了Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu,y Ce3+系列荧光粉。分别采用X-射线衍射和荧光光谱对所合成荧光粉的物相和发光性质进行了表征。在紫外光330~360 nm激发下,固溶体荧光粉Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7∶0.03Eu的发射光谱在350~725 nm范围内呈现多谱峰发射,360和500 nm处有强的宽带发射属于Eu2+离子的4f 65d1-4f 7跃迁,590~725 nm红光区窄带谱源于Eu3+的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)跃迁,这表明,在空气气氛中,部分Eu3+在Ba1.97-yZn1-xMgxSi2O7基质中被还原成了Eu2+;当x=0.1时,荧光粉Ba1.97Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu的绿色发光最强,表明Eu3+被还原成Eu2+离子的程度最大。当共掺入Ce3+离子后,形成Ba1.97-yZn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu,y Ce3+荧光粉体系,其发光随着Ce3+离子浓度的增大由蓝绿区经白光区到达橙红区;发现名义组成为Ba1.96Zn0.9Mg0.1Si2O7∶0.03Eu,0.01Ce3+的荧光粉的色坐标为(0.323,0.311),接近理想白光,是一种有潜在应用价值的白光荧光粉。讨论了稀土离子在Ba2Zn0.9Mg0.1Si2O7基质中的能量传递与发光机理。     

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Ca_9Y(PO4)7∶Ce~(3+),Tb~(3+)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Ca_9Y(PO4)7基质中引入Ce~(3+),Tb~(3+)离子对发光性能的影响规律。研究发现因Tb~(3+)离子自身能量交叉驰豫的存在,使得单掺Tb~(3+)时,通过调节Tb~(3+)离子的浓度可以实现对发光颜色的控制。同时研究了Ce~(3+)-Tb~(3+)之间的能量传递为电多极相互作用的偶极-四极机制,Ce~(3+)-Tb~(3+)之间最大的能量传递效率为55.6%。Ca_9Y(PO4)7∶Ce~(3+),Tb~(3+)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。     

具有磁性-多色发光-热性能的MWCNTs负载NaGdF4:Tb3+,Eu3+多功能复合纳米材料

采用液相法成功制备了MWCNTs负载NaGdF_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)纳米粒子的磁光热多功能复合纳米材料,并用XRD,SEM和EDS对其结构、组成和形貌进行了表征,结果表明:NaGdF_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)纳米粒子为六方晶相,形貌为球形且尺寸分布均匀,直径大约为25 nm,并且均匀的包覆在MWCNTs的表面;通过PL,VSM和HTC对复合纳米材料的发光性能,磁性能和光热转换性能进行了表征,采用MTT法对多功能复合纳米材料的生物相容性进行了评估,结果表明:MWCNTs-NaGdF_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)复合纳米材料具有良好的多色发光性能、磁性能、光热转换性能、低的毒性和良好的生物相容性。该种磁光热多功能复合纳米材料在生物标记、生物成像、肿瘤诊疗等领域有着广泛的应用前景。     

K3ZrF7:Mn4+红色荧光粉的溶剂热合成及发光性质

用溶剂热法制备了K_3ZrF_7,并利用离子交换法对其进行Mn~(4+)掺杂,获得了发光强度较高的红色荧光粉。分别用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征。考察了掺杂浓度(物质的量分数)对材料发光强度的影响。通过对比2种锰掺杂材料的发光行为,发现在掺杂浓度相同的条件下,K_3ZrF_7∶Mn~(4+)的发光强度是K_2ZrF_6∶Mn~(4+)的10倍多。通过对二者晶体结构和掺杂离子配位环境进行分析,从晶体场理论的角度解释了发光强度差异机制。