Gd_(3(1-x))Al_5O_(12)∶RE_(3X)分立材料芯片制备及发光性能研究

将组合材料芯片技术中四元组合法应用于新型发光材料Gd3(1-x)Al5O12∶RE3X的RE激活剂和敏化剂种类优选.由Gd3Al5O12基体材料芯片获得如下的研究结果:1)在紫外激发下(254 nm)Gd3(1-x)Al5O3∶Eu3x材料具有红色荧光性能;2)Pr(n(Pr)∶n(Eu)<1∶10)、Ce(n(Ce)∶n(Eu)<1∶10)共掺杂时会降低发光强度.光谱分析表明:Pr、Ce能级嵌入,使得激活剂和敏化剂发生共振能量传递,是Gd3Al5O12∶Eu(简称为GAG∶Eu)发光效率降低的主要原因.筛选结果得到柠檬酸盐硝酸盐溶胶凝胶法制备粉体筛选实验结果验证.实验结果表明组合法在发光材料开发上具有高效性.     

Gd3Ga5O12∶Eu3+发光纳米晶的燃烧合成及性质

以尿素为燃烧剂,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、电镜和荧光光谱对前驱体和热处理后样品的结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD结果表明:700℃热处理2 h即可获得立方结构Gd3Ga5O12∶Eu3+纳米晶。根据Scherrer公式估算经700℃和900℃热处理2 h获得的纳米晶的一次性粒径分别为28 nm和42 nm。发射光谱和激发光谱的结果表明:特征发射峰来自于5D0-7FJ跃迁,而来自于Eu3+的5D0→7F1的磁偶极跃迁发射最强;宽激发带主要来自于Eu-O电荷迁移带和Gd3Ga5O12基质吸收。发射强度和激发强度随热处理温度的提高而增强。     

Gd2O3∶Eu3+纳米棒的制备与发光性能

在表面活性剂辅助的水热条件下合成出尺寸均一的Gd2O3∶Eu3+纳米棒, 对其结构和荧光性质进行了表征, 并对其生长机理进行了初步讨论. XRD结果表明, 水热前驱体样品为六方晶相的Gd(OH)3, 经过灼烧之后样品为立方相的Gd2O3. TEM照片表明, 所得样品为直径60 nm、长度约600 nm的纳米棒. 荧光光谱表明, 在波长为254 nm 的紫外光激发下, Gd2O3∶Eu3+纳米棒产生了不同于前驱体的特征红光发射, 对应于Eu3+ 的5D0-7F2跃迁, 表明Gd2O3是红色发光材料的良好基质.     

Gd_2O_3:Eu~(3+)纳米棒的制备与发光性能

在表面活性剂辅助的水热条件下合成出尺寸均一的Gd2O3:Eu3+纳米棒,对其结构和荧光性质进行了表征,并对其生长机理进行了初步讨论.XRD结果表明,水热前驱体样品为六方晶相的Gd(OH)3,经过灼烧之后样品为立方相的Gd2O3.TEM照片表明,所得样品为直径60 nm,长度约600 nm的纳米棒.荧光光谱表明,在波长为254 nm 的紫外光激发下,Gd2O3:Eu3+纳米棒产生了不同于前驱体的特征红光发射,对应于Eu3+ 的5D0-7F2跃迁,表明Gd2O3是红色发光材料的良好基质.     

CaF_2微晶玻璃的一步法制备及Eu~(3+)离子探针特性

以组成为n(SiO_2)∶n(Al2O3)∶n(CaO)∶n(CaF_2)∶n(NaF)∶n(B_2O_3)=40∶20∶10∶10∶15∶5的微晶发光玻璃为基质,采用一步析晶法制备了CaF_2析晶相.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量散射谱仪(EDS)和荧光分光光度计等对样品结构、组成及光谱性能进行分析,探讨了Eu3+掺杂浓度和析晶温度对微晶玻璃发光性能的影响.实验结果表明,在850℃下处理可获得分布均匀、粒径尺寸为200 nm的CaF_2析晶相,微晶玻璃的发光强度是基质玻璃的1.7倍.微晶玻璃的发射光谱在590,614,652和700 nm出现发射峰,分别对应Eu3+的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)跃迁.通过对5D0-7F1和5D0-7F2跃迁强度的分析以及Judd-Ofelt理论参数Ω2值的计算可知Eu3+周围晶体场在析晶前后对称性发生变化.机理分析表明,析晶处理后Eu3+从高声子能量的Si-O环境进入低声子能量的Ca-F环境中,说明Eu3+可作为荧光探针研究微晶玻璃晶体结构的变化.     

静电纺丝技术制备Gd_3Ga_5O_(12)∶Eu~(3+)多孔发光纳米带

采用静电纺丝技术制备了PVP/[Gd(NO3)3+Ga(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纳米带,将其进行热处理,得到了Gd3Ga5O12∶Eu3+(简称GGG∶Eu3+)多孔发光纳米带.采用XRD,SEM,TEM,TG-DTA,FTIR和荧光光谱等技术对样品进行了表征.PVP/[Gd(NO3)3+Ga(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纳米带为非晶态,经800℃焙烧8h后,获得了单相石榴石型的GGG∶Eu3+纳米带,属于立方晶系,空间群为Ia3d.复合纳米带表面光滑,尺寸均一,平均宽度约10μm,厚度约为100nm,彼此没有交联;经800℃焙烧后GGG∶Eu3+多孔纳米带平均宽度约2.5μm,厚度30nm,长度大于500μm,呈多孔网状多晶结构.当焙烧温度高于700℃时,复合纳米带中DMF、有机物和硝酸盐分解挥发完全,总失重率为93.1%.焙烧温度为800℃时,生成了纯净的无机氧化物.在254nm的紫外光激发下,GGG∶Eu3+纳米带发射出主峰位于591nm的明亮红光,属于Eu3+的5D0→7F1跃迁.对GGG∶Eu3+纳米带形成机理进行了讨论.     

非晶红色荧光粉Cd3AlSi3O12:Eu3+的制备及发光性能

使用溶胶-凝胶法制备了Cd3Al2Si3O12:Eu3+非晶体系红色荧光粉,并对其发光性质进行了研究.该荧光粉在Eu3+的位于394 nm的5L6能级和464 nm的5D2能级的激发下能够产生强的5D0→7F的红光特征发光,最佳掺杂摩尔分数为25％.Cd3Al2Si3O12:Eu3+荧光粉与传统的Y2O3:Eu3+相比较,其发光强度是Y2O3:Eu3+的2.4倍左右(在394和464 nm的激发下).Cd3Al2Si3O12:Eu3+的热稳定性好,比已经商业化的YAG:Ce3+的热猝灭影响要小得多.所有这些结果表明Cd3A12Si3O12:Eu3+可作为暖白光LED用红色荧光粉.     

共沉淀法制备参数对(Y，Gd)2O3∶Eu3+纳米粉体性能的影响

采用氨水为沉淀剂,正向滴定共沉淀法制备(Y,Gd)2O3:Eu3+纳米粉体.用XRD、SEM和荧光光度计对粉体的形貌和特性进行了分析.结果表明:稀土溶液的起始浓度0.15 mol·L-1,体系温度0℃,滴定速度2 mL·min-1,静止12 h,添加3%(NH4)2SO4(质量分数)并且在800℃煅烧2 h的条件下,合成出(Y,Cd)2O3:Eu3+纳米粉体近似球形,粒径尺寸约为30～60 nm且分散性良好.添加3%(NH4)2SO4的含量能够改善(Y,Gd)2O3:Eu3+纳米粉体的发光性能,并使发射光谱在5D0→7F2跃迁态上获得最大的相对发光峰值.     

白光LED用荧光材料Ba3 Gd( BO3 )3:Eu3+的发光性能研究

用高温固相反应法制备了稀土离子Eu3+ 掺杂的三元稀土硼酸盐Ba3Gd(BO3)3发光材料, 通过X射线衍射 (XRD) 、荧光光谱和扫描电镜 (SEM) 等测试手段对Ba3Gd(BO3)3:Eu3+ 荧光粉的制备条件、发光性能以及形貌进行了研究. XRD结果表明, 在1000 ℃时可得到Ba3Gd(BO3)3 纯相. 扫描电镜照片显示颗粒基本为球形, 粒径约为200～400 nm. 发光光谱测试表明, Ba3Gd(BO3)3:Eu3+荧光粉在近紫外区(UV) (396 nm)和蓝光区(466 nm)可以被有效地激发, 分别用255和396 nm的紫外光激发样品时, 以Eu3+ 的 5D0-7F2 (611和616 nm) 超灵敏跃迁为主要发射峰. 当Eu3+的掺杂浓度为10%(摩尔分数)时, Ba3Gd(BO3)3:Eu3+ 在611和616 nm处的发光强度最大. 因此, 这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光材料.     

三种方法制备CaGdAlO_4∶Eu~(3+)荧光粉及其发光性质研究

分别采用柠檬酸溶胶-凝胶法、半干半湿法和高温固相法制备了CaGdAlO4∶Eu3+荧光粉,并用X射线衍射(XRD)分析、场发射扫描电镜(FE-SEM)观察和荧光光谱分析研究了不同制备方法和制备条件对CaGdAlO4∶Eu3+形貌、粒径和发光性质的影响。XRD结果表明,柠檬酸溶胶-凝胶法、半干半湿法和固相法制备CaGdAlO4∶Eu3+生成纯相的温度分别为900,1200和1400℃。FE-SEM照片显示CaGdAlO4∶Eu3+颗粒粒径随温度的升高而增大,在同一烧结温度下,粒径大小为柠檬酸溶胶-凝胶法最小,半干半湿法居中,高温固相法最大而且团聚现象严重。以280 nm近紫外光激发,CaGdAlO4∶Eu3+发出明亮的橙红色荧光,以Eu3+的5D0→7F2跃迁为主,发光强度随烧结温度的升高而增加,在1400℃烧结温度下,以半干半湿法得到的样品发光最强。室温和低温发射谱中Eu3+的5D0→7Fj发射峰的数目都表明:Eu3+在CaGdAlO4中只占据偏离反演中心的一种格位。     

PREPARATION AND FLUORESCENT PROPERTIES OF Eu~(3+)-CONTAINING CORE-SHELL NANOPARTICLES

By using a two-stage soapless emulsion polymerization, four kinds of core-shell nanoparticles have been prepared,which are composed of a polystyrene core having an average diameter of 256 nm and a poly(methyl methacrylate-co-acrylicacid) shell. The transmission electron microscopy (TEM) micrographs and the atomic force microscopy (AFM) imagesevidenced the presence of a core-shell structure. In the infrared spectra, the shift of v_(COOH) to lower wavenumber withincreasing Eu~(3 ) ion content indicates that coordination between the oxygen of the carboxylic group and Eu~(3 ) has occurred.The fluorescence intensity of ~5D_0-~7F_2 transition was observed to reach its maximum with a carboxyl group molar percentageof 40% in the shell and an Eu~(3 )/--COO~- molar ratio of 1:3. The fluorescence intensity ratio of ~5D_0-~7F_2 to ~5D_0-~7F_1 transition reached its maximum with an Eu~(3 )/--COO~- molar ratio of 1:3 for all the four series.     

纳米晶LaAlO3掺Eu3+的复合沉淀法制备及发光性质

以NH₃·H₂O-NH₄HCO₃混合溶液为复合沉淀剂,制备了LaAlO₃:Eu³⁺纳米晶体.通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对产物进行了表征,用荧光光度计测试了样品的三维荧光光谱、激发光谱和发射光谱.结果表明:前驱沉淀物经800℃焙烧处理2h,制备出球型形貌,颗粒分散性好、尺寸约为40nm的立方相LaAlO₃纳米晶.由三维荧光光谱确定了LaAlO₃:Eu³⁺的最佳监测波长和激发波长,在395nm波长光的激发下观察到纳米LaAlO₃中Eu³⁺的591nm(⁵D₀-⁷F₁)和613nm(⁵D₀-⁷F₂)特征发射谱,磁偶极跃迁⁵D₀-⁷F₁的发射峰强度要比电偶极跃迁⁵D₀-⁷F₂更强,而且这种趋势随着焙烧温度的升高明显增强,说明由该法制备的纳米LaAlO₃中Eu³⁺离子占据的位置具有高的对称性.     

水热法制备多层核壳结构Gd_2O_3:Eu~(3+)空心微球

以稀土硝酸盐-葡萄糖的混合溶液作为前驱体,采用一步水热法和随后的热处理得到了多层核壳结构Gd_2O_3:Eu~(3+)空心微球,并用X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X-射线能量色散光谱(EDS)和荧光光谱等测试手段对所得样品进行了表征.结果表明:所得空心球样品为纯的立方相的Gd_2O_3.具有规则的多层核壳空心结构,空心球的直径在2～3μm左右,壁厚约为100 nml,并且Gd_2O_3:Eu~(3+)空心球是由尺寸约为30 nm的球形纳米颗粒白组装而成.样品中含有Gd、Eu、O元素.该空心球样品具有强的Eu~(3+)的特征红光发射以及长的荧光寿命,可以用来作为时间分辨荧光标记物.     

高藜芦酸邻菲咯啉铽(Ⅲ)配合物的合成、晶体结构及荧光光谱

A terbium(Ⅲ) complex [Tb2(NO3)(DMPA)5(phen) 2] (HDMPA=homoveratric acid, C12H12O4; phen=1,10- phenanthroline), was synthesized and characterized by elemental analysis, IR and TG-DTG. Its crystal structure was determined by single crystal X-ray diffraction method. The complex, C74H71N5O23Tb2, crystallizes in the monoclinic system, space group P21/n. The emission spectrum of complex, there are four main peaks, 489, 545, 584 and 622 nm, respectively, corresponding to 5D4→7F6, 5D4→7F5, 5D4→7F4 and 5D4→7F3 transitions of Tb(Ⅲ). The intensity of 5D4→7F5 is much stronger than others.     

Tm:Lu_3Al_5O_(12)晶体的生长与光谱性能研究

采用提拉法生长高质量的纯LuAG晶体和4%(原子分数)Tm:LuAG晶体.对晶体的晶胞参数和光谱性能进行了详细的表征.研究发现:Tm~(3+)的掺入没有改变LuAG基质的晶体结构;吸收光谱中255 nm处的吸收带是由Fe~(3+),Fe~(2+)引起的;晶体在782 nm处的吸收峰,与商用AlGaAs二极管的发射波长匹配良好,吸收截面为5.07×10~(-21) cm~2.Tm:LuAG晶体在2 μm波段的荧光峰对应~3F_4-~3H_6能级之间的跃迁,荧光寿命长达11.9 ms,有利于激光的高能量调Q输出.结果表明,Tm:LuAG晶体是2 μm激光器中很有发展潜力的增益介质,将会替代Tm:YAG晶体应用于激光雷达系统.     

Spectroscopy and Energy Transfer in Yb3＋ and Tm3＋ Co-doped Gd3Ga5O12 Crystal

Yb3+/Tm3+ co-doped Gd3Ga5O12 single crystal with a dimension of Φ30mm×20mm was grown successfully by Czochralski method.The absorption spectrum was recorded at room temperature and used to calculate the absorption cross-section.Based on the Judd-Ofelt(J-O) theory,we obtained the three intensity parameters and spectral parameters of this crystal,such as the line strengths,oscillator strengths,radiative probabilities and radiative lifetimes as well as the fluorescent branching ratios.Room temperature fluorescence spectra and luminescence decay curves were recorded.The energy transfer between Yb3+-Tm3+ was observed and the mechanism was discussed.The stimulated emission cross-section of the 3F4→3H6 transition was calculated by the Füchtbauer-Ladenburg(F-L) equation.The potential laser gains for this transition were also investigated.This crystal is promising as a tunable infrared laser crystal at 2.0 μm.     

纳米稀土磷酸盐红色荧光粉的合成及性能

以Gd,Y和Eu的硝酸盐与(NH4)2HPO4为原料,采用室温固相反应合成出前驱体,再经过900℃煅烧2h得到(Gd,Y,Eu)PO4纳米荧光粉,运用TG-DTA、XRD、TEM、固体荧光等技术,研究了荧光粉的形成过程、晶体尺寸、形貌及发光性能.结果表明:荧光粉属于单斜晶系,独居石结构的正磷酸盐,空间群为P21/n,平均粒径为60 nm,分散性好,有较高的热稳定性.在396 nm紫外光激发下,纳米荧光粉发出Eu3+的特征红色荧光,发射主峰在613nm,归属于Eu3+离子的5D0→7F2跃迁,该纳米粉体是一种性能优良的荧光材料.     

沉淀法合成蓝色长余辉发光材料Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)

采用沉淀法制备了高亮度的长余辉发光材料Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+).通过XRD、荧光光谱和热释光谱对其进行表征.XRD测试表明所制备的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+),四方晶.荧光光谱测试表明,λ_(em)=467 nm作为监控波长,在275～450 nm之间有宽的激发光谱,峰值位于399 nm.用λ=399 nm激发样品,其发射光谱为一宽带,峰值位于467 nm.1050℃煅烧前躯体所制备的Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能最好.热释光谱峰值位于357 K,适合长余辉现象的产生.对Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光机理进行了讨论.     

同轴静电纺丝技术制备Y_2O_3:Eu~(3+)@SiO_2豆角状纳米电缆与表征

采用同轴静电纺丝技术,以氧化钇、氧化铕、正硅酸乙酯(C8H20O4Si)、无水乙醇、PVP和DMF为原料,成功制备出大量的Y2O3:Eu3+@SiO2豆角状纳米电缆.用TG-DTA,XRD,SEM,TEM和荧光光谱等分析技术对样品进行了系统地表征.结果表明,得到的产物为Y2O3:Eu3+@SiO2豆角状纳米电缆,以无定型SiO2为壳层,晶态Y2O3:Eu3+球为芯,电缆直径约为200nm,内部球平均直径约150nm,壳层厚度约为25nm,电缆长度300μm.纳米电缆内部为球状结构,沿着纤维长度方向有序排列,形貌均一.Y2O3:Eu3+@SiO2豆角状纳米电缆在246nm紫外光激发下,发射出Eu3+离子特征的波长为614nm的明亮红光.对其形成机理进行了初步讨论.