镨和镱掺杂Ba2 SiO4:Eu2+荧光材料的合成与发光性能

采用高温固相反应法分别合成了变价稀土镨和镱离子掺杂的绿色荧光粉[Ba(2-n-1.5x)REx]SiO4:nEu2+ (n=0.03, RE=Pr, Yb;x=0, 0.02,0.05,0.10).结果表明: 所有合成荧光粉的激发峰均为250～400 nm的宽峰, 与近紫外LED的发射光波长相匹配.发射峰位于450～550 nm之间, 是Eu2+的5d-4f跃迁的典型发射.Pr3+和Yb3+的掺入并未改变Ba2SiO4:Eu2+的相组成, 但对荧光强度的影响大, 且与掺杂元素、掺杂量和煅烧温度相关.当掺杂Pr3+和Yb3+的量为x=0.02时, 经1150 ℃煅烧所得荧光粉的发光强度分别是未掺杂时的595%和168%.证明三价稀土离子掺杂可以导致基质中的电荷缺陷而敏化Eu2+离子的发光, 而变价稀土离子的掺杂可以大大提高电荷缺陷, 导致荧光强度的进一步提高.     

Zn2SiO4基体掺杂稀土离子纳米粉体的制备和光谱特性

采用sol-gel法在Zn2SiO4基体中掺杂稀土离子Eu^3 和Y，制备了Zn2SiO4:Eu及Zn2SiO4:Eu,Y纳米粉体，研究不同稀土离子浓度对荧光强度的影响，并采用热重－差热分析，X射线粉末衍射，荧光光谱分析等技术手段进行表征，目标产物的平均粒径分别为31nm和27nm。     

白光LED用荧光材料Ba3Gd（BO3）3∶Eu^（3＋）的发光性能研究

用高温固相反应法制备了稀土离子Eu^3＋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∶Eu^3＋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∶Eu^3＋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。     

一类新的红色荧光粉MYzS4：Er^3＋（M=Srz＋，Ba^2＋）的合成与表征

Eu^2＋激活的CaS：Eu^[1],Eu^3＋和Sm^3＋激活的硫氧化物^[2]，Pr^3＋激活的Ca0.8Zn0.2Ti03^[3]以及Eu^2＋和Mn^2＋掺杂的SrY2S4^[4]都是重要的红色发光材料。然而，这些红色荧光粉的发射峰波长都短于650nm，对于农用日光转换材料^[5]，红色发射峰波长达到660nm才能与叶绿素的红区吸收相吻合。     

Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋荧光粉的合成与发光特性的研究

采用碳酸盐前躯体高温分解法合成了Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Sr1-xZnxY2S4∶Eu^2＋和Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋红色荧光粉。XRD图谱表明,Zn^2＋掺杂量x〈0.2 mol时,粉末样品为CaFe2O4型正交晶体。Zn^2＋离子在Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋中的固溶量（xmol）对荧光粉的发射强度影响很大。随着Zn^2＋离子掺杂浓度的增加,Sr1-xZnxY2S4∶Er^3＋,Eu^2＋（SZYSEE）紫外区激发峰（200-413 nm）发生红移,并与可见光激发带（413-600 nm）形成一个连续的宽带谱,与紫外和GaN基LED芯片辐射都有良好的匹配性。当Zn^2＋掺杂量为0.1 mol时,SZYSEE的发光强度达到最大,其发光强度比未掺Zn2＋的增强10.7倍。Sr0.9Zn0.1Y1.76S4∶0.24Er^3＋,0.006Eu^2＋是一种潜在的白光LED用红色荧光粉。     

Sr5SiO4Cl6:Eu2+蓝白色荧光粉的发光特性研究

采用高温固相法合成了Sr5SiO4Cl6∶Eu^2＋荧光粉。该荧光粉在近紫外360 nm激发下,出现了峰值位于454 nm稍不对称的发射峰,对其进行Gaussian曲线拟合,分解得到了451和470 nm两个明显的发射峰。利用Van Uitert公式讨论了晶格环境对Eu^2＋发光中心能量状态的影响,得出451和470 nm发射峰为Eu^2＋分别占据九配位和八配位的Sr^2＋格位跃迁产生的。研究了烧结温度以及Eu^2＋含量对荧光粉发光强度的影响。     

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。     

RbLn2F7的水热合成及RbLn2F7:Eu3+(Ln=Gd,Y)的VUV光谱

利用水热方法合成出RbLn2F7（Ln=Gd，Y，Er，Yb和Lu），均为六方RbEr2F7型结构。掺杂Eu^3＋离子样品的光谱表明水热产物中氧杂质含量极低。在RbGd2F7：Eu^3＋（0．5mol％）的激发光谱中只观测到Gd^3＋离子f-f跃迁，Eu^3＋离子的激发跃迁很弱。激发Gd^3＋离子到^6IJ能级后，观测到Eu^3＋离子的特征发射，Gd^3＋离子与Eu^3＋离子之间存在能量传递过程。Eu^3＋离子的^5D0→^7F1和^5D0→F2跃迁发射较强，表明稀土离子在六方HbLn2F7中处于非中心对称的格位。     

碱土金属离子（Mg^2＋，Ca^2＋，Ba^2＋）掺杂对长余辉荧光粉SrAl2O4：Eu^2＋，Dy^2＋发光性能的影响

采用高温固相法制备了碱土金属离子（Mg^2＋,Ca^2＋,Ba^2＋）掺杂的SrAl2O4：Eu^2＋,Dy^3＋长余辉荧光粉。XRD谱分析表明,随着基质中掺入的碱土金属离子（Mg^2＋,Ca^2＋,Ba^2＋）浓度增加,基质晶格常数也随之发生变化。Mg^2＋,Ca^2＋和Ba^2＋ 3种碱土离子在SrAl2O4中的固溶范围分别为40％,15％和30％。光谱分析则表明在固溶范围内随着掺杂Mg^2＋,Ca^2＋和Ba^2＋浓度的增大,样品的发射峰值会在480～530nm范围出现规律性移动。适当浓度的Mg^2＋,Ba^2＋掺杂会不同程度地提高样品的发光强度,而Ca^2＋的掺杂则会降低发光强度。但是碱土金属离子（Mg^2＋,Ca^2＋,Ba^2＋）的掺杂并不能延长SrAl2O4：Eu^2＋,Dy^3＋荧光粉的余辉时间。     

Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂比例对BaTiO_3:Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶上转换发光分支比的影响

采用改进的溶胶凝胶前驱单体法合成了一系列Er3+单掺和Er3+-Yb3+共掺的BaTiO3:Ln3+上转换发光纳米颗粒,产物经900℃煅烧后得到结晶性极佳的纯立方相BaTiO3纳米晶,尺寸均匀约为100nm。稀土离子浓度较低时不会影响产物的晶体结构和形貌,掺杂浓度达到5%时出现微弱的Ba2TiO4衍射峰,当掺杂浓度达到20%时Ba2TiO4已经占主要部分,此时产物中有大量微米量级的颗粒存在。上转换发光显示:Er3+单掺浓度为0.5%时能获得最强的绿光发射,此时红绿光强度比约为1∶15。当Er3+-Yb3+共掺时,Yb3+极大地抑制了绿光的发射,同时红光发射明显增强,当Yb3+/Er3+大于5∶1后,红绿光强度比稳定在3∶1。上转换机制分析表明,Yb3+浓度较高时会引起Er3+-Yb3+粒子之间的能量逆传递过程,导致红光发射增强,而绿光发射减弱。     

SrZnO2:Eu3+, Li+长波紫外激发红光荧光体的合成及发光性能研究

采用高温固相法合成了一种长波紫外激发的SrZnO2：Eu^3＋, Li^＋发光材料, 用X射线衍射谱、荧光光谱对样品进行了表征. 结果表明, Eu^3＋离子在SrZnO2基质中主要占据Sr^2＋离子不对称性格位, 发射来源于5D0→7F2 612 nm为主的红光. 加入电荷补偿剂Li^＋离子能显著提高发光强度, 350～400 nm内的激发峰也有明显提高, 同时观察到来自Eu^3＋离子高能级5D1→7FJ（J=0～2）的跃迁发射, 并对其产生机制进行了初步探讨. 实验结果表明, SrZnO2：Eu^3＋, Li^＋是一种有发展前途的长波紫外激发红光荧光体.     

硼离子对铕掺杂SiO2干凝胶发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Al单掺和B，Al共掺的Eu掺杂SiO2干凝胶。利用荧光光谱、IR，XRD，DSC，TG／DTG等技术研究了硼离子、退火温度对样品发光性质的影响。经500℃以上退火处理用248nm激发的样品，产生Eu^3＋离子^5D0→^7FJ的特征发射，^5D0→^7F1的跃迁分裂为两个峰。比较615nm处的发光强度，掺硼酸样品的发光强度是不加硼酸发光强度的3．3倍。这是因为B离子的加入，在材料中形成了Si—O—B键，破坏了网络的对称性，加强了Eu^3＋的红光发射。当退火温度上升到850℃用350nm激发时，样品有很强的Eu^2＋蓝光发射。Al单掺的发射中心在437nm处，发射半峰宽约为70nm，而B，Al共掺样品的发光中心蓝移到425nm处，单掺样品的蓝光强度几乎是共掺样品强度的2倍。这是由于硼酸的加入改变了基质的网络结构，从而导致单掺和共掺样品发射峰位和强度的改变。     

Ca2Y8（SiO4）6O2：RE（RE=Eu,Tb）发光薄膜的制备及发光性能的研究

采用溶胶－凝胶法制备了稀土离子掺杂（Eu^3 ,Tb^3 )的氧磷灰石三元稀土硅酸盐Ca2Y8(SiO4)6O2发光薄膜。通过X射线衍射（XRD）,红外光谱（IR）,扫描电镜（SEM）等方法对薄膜的组成、结构、颗粒尺寸、形貌及厚度进行了研究,通过发光光谱对薄膜的发光性质进行了分析。XRD结果表明700℃时薄膜尚处于非晶态,800℃时已开始有Ca2Y8(SiO4)6O2的物相形成,1000℃时结晶已完全。这一点和红外光谱的结果相符。发光光谱测试表明Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu^3 薄膜显示了很强的红光发射,并以Eu^3＋的^5D0-^7F2(616nm)超灵敏跃迁为最强一组。Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb^3 的发射光谱由蓝光发射和绿光发射两部分组成,前者对应于^5D3-^7FJ,后者对应于^5D4-^7FJ(J=6,5,4,3),且以^5D4-^7F5(544nm)绿光发射为最强。     

白光LED用红色发射荧光粉Gd2(MoO4)3:Eu3+制备与表征

以NH4F为助熔剂采用固相反应法合成了Eu^3＋掺杂的α—Gd2（MoO4）3荧光粉。研究了引入不同含量助熔剂时对材料的结晶、荧光粉颗粒粒径、表面形貌及光谱性质的影响。实验结果表明,引入重量比为3％时样品具有好的结晶和优良的光谱性质;同时,随着助熔剂量的增加Eu^3＋离子在晶体中所处的格位对称性发生了变化;另外,通过Eu^3＋掺杂浓度变化的结果讨论了Eu^3＋的浓度猝灭行为。光谱测量的结果表明,该荧光粉与其他商品荧光粉不同,其最有效的激发波长不在电荷迁移带范围,而是465和395nm跃迁,该荧光粉可作为近紫外LED和三基色荧光粉组合型自光器件的红色荧光粉的候选材料。     

MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。     

Eu3+在SrZnP2O7中的发光性能和Eu3+, Bi3+间的能量传递

采用高温固相法合成了SrZnP2O7：Eu^3＋荧光粉,该荧光粉的激发主峰值位于400nm,适用于UVLED管芯的激发;在紫外激发下的发射峰由位于591和597nm（^5D0～^7F1）,616,624和629nm（^5D0～^7F2）,656nm（^5D0～^7F3）及688nm（^5D0～^7F4）4组线状峰构成,对应Eu^3＋的特征跃迁,呈现橙红色发光。分析了Eu^3＋离子浓度对样品发光效率的影响,随着浓度增加,其发射一直增强,但其发光效率已经开始减弱。Bi^3＋的加入使发光强度得到很大提高,并讨论了在SrZnP2O7基质中Bi^3＋对Eu^3＋的能量传递和敏化作用。     

Li+,Zn2+共掺杂对Gd2O3:Eu3+纳米粉结构和发光性能的影响

采用燃烧法制备出Li^＋,Zn^2＋掺杂的Gd2O3：Eu^3＋纳米荧光粉,研究了掺杂离子对Gd2O3：Eu^3＋的结晶性能、晶粒形貌和光致发光特性的影响.以X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、发射光谱和衰减时间谱等手段表征材料性能.结果表明,Li^＋,Zn^2＋掺杂可显著提高Gd2O3：Eu^3＋纳米粉在611 nm处的发光强度,最大可达到未掺杂时的2.5倍.发光增强的主要原因可归结为3个方面： （1）使晶粒由单斜相向更利于发光的立方相转变; （2）氧空位的敏化剂作用; （3）掺杂离子的助熔剂效应,使晶粒的结晶性能提高、粒径增大,从而降低表面态引起的发光猝灭.     

M2B5O9X：Eu，Tb（M=Ca,Sr;X=Cl,Br）荧光体的光谱特征

利用Eu^3 和Tb^3 稀土离子之间存在电子组态共轭性的特征,将其双掺于同一基质中,由于电子转移而产生Eu^2 ,使Eu^3 ,Tb^3 和Eu^2 共存于同一体系中,在空气中合成了M2B5O9X：Eu,Tb荧光粉,研究了其发光特征及影响作用。结果表明,Eu^3 ,Tb^3 和Eu^2 共存于同一基质中,且稀土离子的掺杂量对其光谱产生影响。     

燃烧法制备Zn2SiO4:Eu3+红色荧光粉及其发光性能

采用燃烧法合成了发光性能良好的Zn2SiO4：Eu^3＋红色荧光体。结果表明：经过600℃燃烧的样品在1000℃下煅烧可得到纯Zn2SiO4晶相。利用XRD,SEM对样品的结构以及形貌进行表征,还考察了煅烧温度对Zn2SiO4：Eu^3＋荧光体发射强度及色度的影响,样品发射光谱为Eu^3＋的特征发射;增大煅烧温度,发射强度增大,色度降低。最终得到最佳的煅烧温度为1100℃。     

红色长余辉荧光粉Ca_2Zn_4Ti_(16)O_(38)∶Pr~(3+)的水热辅助合成及发光性质

采用水热法辅助合成了纯相Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+荧光粉,初始nCa∶nZn∶nTi=2∶4.1∶15,煅烧条件为1 050℃空气气氛烧结5 h。并以X射线衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱表征了样品的物相组成、微观形貌和光谱性质。合成的荧光粉在高温煅烧后仍较好地保持了球形的微观形态,优化的Pr3+掺杂浓度为0.015。Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+荧光粉在471 nm波长激发下发射红光,发射谱通过高斯分峰拟合得到位于605、620和645 nm的3个发射峰,分别对应于Pr3+的1D2→3H4,3P0→3H6和3P0→3F2跃迁。在471 nm波长激发下,Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+的614 nm红光发射表现出超长余辉特性,表明该荧光粉是一种能被可见光有效激发的红色长余辉荧光粉。