SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料的喷雾热解制备及其表征

采用喷雾热解两段法制备了SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺长余辉发光材料,并利用XRD、SEM、荧光长余辉亮度测试等方法分析了不同制备工艺条件下SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺发光材料的结构、形貌以及发光性能的变化。结果表明:采用喷雾热解两段法可制备出球形SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺长余辉发光材料,SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺的晶体结构与α-SrAl₂O₄磷石英晶体结构相同。热解温度、还原温度、添加剂对产物的形貌、粒度分布、发光性能有较大影响。较之高温固相法,喷雾热解法制备的SrAl₂O₄∶Eu²⁺ ,Dy³⁺具有发光性能好、形貌好、粒度分布窄等优点。     

新型近红外超长余辉材料Zn3Al2Ge2O10：Cr3+的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明：样品Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺是Ge⁴⁺取代ZnAl₂O₄：Cr³⁺尖晶石中的部分Al³⁺而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr³⁺离子的自旋允许跃迁⁴T₂→⁴A₂辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr³⁺离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn₃Al_2-xGe₂O₁₀：xCr³⁺中的Cr³⁺离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

荧光粉Y3Mg2AlSi2O12∶Ce3+的合成及光谱性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺荧光粉。用X射线粉晶衍射(XRD)仪对其进行了物相分析,用电子扫描电镜(SEM)观察了该荧光粉的形貌,同时测定了激发光谱及发射光谱。结果表明,Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的晶体结构与Y₃Al₅O₁₂(钇铝石榴石)一致,形貌也表现出等轴粒状的特点。发射谱为峰值位于580 nm处的宽带发射,是Ce³⁺的 4f⁶5d¹-4f⁷特征跃迁发射。激发谱表现为340 nm和468 nm的双峰带,可以被蓝光有效的激发。Ce³⁺的浓度对发光强度有明显的影响,当Ce³⁺的摩尔分数为0.06时,发光强度最大。最后考察了成分取代而导致的Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的物相转变和对发光性能的影响。     

长余辉发光材料CaAl2O4∶Eu2+,Gd3+ 的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了CaAl₂O₄∶Eu²⁺,Gd³⁺ 长余辉发光材料。利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱测试等手段对所制备的样品进行结构表征和发光性能的分析,探究Eu²⁺摩尔分数为3.5%,硼酸质量分数为0.5%,Gd³⁺摩尔分数分别为2%,3%,4%,5%时样品的发光性能。研究结果表明:实验成功地合成了CaAl₂O₄∶Eu²⁺,Gd³⁺粉晶,并且Eu²⁺和Gd³⁺的引入并未引起CaAl₂O₄晶体结构的改变。样品的激发光谱和发射光谱均为宽带谱,且发射光谱的最大峰值位于444 nm左右,属于Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁,所发光为蓝光。蓝色荧光粉CaAl₂O₄∶3.5%Eu²⁺,3%Gd³⁺的发光强度最好。     

长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+中稀土离子的发光特性

利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUMI实验站)和真空紫外激光(157.6nm)对新型蓝光发射长余辉材料Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺(0.2%),Dy³⁺(8%)进行了光谱研究。在170nm同步辐射光源激发下,观察到对应Eu²⁺:5d-4f跃迁的477nm发射带和对应Dy³⁺:4f-4f跃迁的两组线谱发射,其中只有来自Eu²⁺的5d-4f发射对长余辉光谱有贡献。在157.6nm激光激发下,除了上述发射外,还明显观察到对应Eu³⁺的红色线谱(590,614,626nm)。结合这些光谱特性,对Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中稀土离子的发光特性以及长余辉发光机理进行了讨论,并提出了Eu²⁺充当空穴陷阱的可能性。     

红色长余辉材料Mg2SiO4：Dy3+,Mn2+的制备及发光特性

用高温固相法制备了长余辉发光材料Mg₂SiO₄:Dy³⁺,Mn²⁺,对这种材料的红色长余辉性质进行了研究.对以不同掺杂浓度单掺杂Mn²⁺、单掺杂Dy³⁺以及双掺杂Dy³⁺,Mn²⁺的Mg₂SiO₄体系,通过在紫外激发下的发射光谱及其激发光谱的研究,确认了在双掺杂体系中,峰值为660nm的发光带对应着Mn²⁺的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)跃迁,Mn²⁺为主要发光中心.Mn²⁺的660nm发射的激发谱分布很宽,样品在近紫外和可见光区都有良好的吸收,长波边可达600nm,是这种材料的一个显著优点.还研究了双掺杂体系中Dy³⁺对Mn²⁺的660nm发光带的敏化作用.另外,通过对单掺杂、双掺杂体系热释光曲线的比较,揭示了双掺杂体系中Dy³⁺的陷阱作用.     

Ca2Li2BiV3O12∶Eu3+荧光粉的制备和发光性能

采用高温固相法成功合成了一种可用于白光LED的Ca₂Li₂BiV₃O₁₂∶Eu³⁺新型红色荧光粉,使用X射线衍射仪和荧光分光光度计对合成样品进行了表征,研究了合成温度和Eu³⁺含量对合成样品相组成和发光性能的影响。结果表明,采用高温固相法在650~700 ℃能合成纯度较高、结晶度好的Ca₂Li₂BiV₃O₁₂∶Eu³⁺荧光粉,合成样品激发带覆盖200~400 nm,发射光谱的线状发射峰可归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J(J= 1, 2, 3,4)特征锐线发射,Eu³⁺摩尔分数为14%时荧光粉的发光强度最大。     

白色长余辉材料CaxMgSi2O5+x：Dy3+系列的发光性能

制备并研究了一系列具有白色长余辉的钙镁硅酸盐材料,Ca_xMgSi₂O_5+x:Dy³⁺(x=1,2,3)。在紫外激发的发射谱中观察到来自Dy³⁺的4f组态内发射:对应⁴F_9/2→⁶H_15/2跃迁的蓝色发射(480nm)以及对应⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁的黄色发射(575nm)。低压汞灯(254nm)辐照后产生的长余辉光谱成分与发射谱相同,蓝光与黄光的混合组成白色光。对所研究的大部分样品,白色长余辉发射持续时间超过1h。研究了发射光强度对Dy³⁺浓度的依赖以及黄光与蓝光强度比与Dy³⁺掺杂浓度之间的关系,发现不同的基质有不同Dy³⁺浓度的依赖关系。室温以上的热释光谱表明所研究材料在室温以上具有丰富的热释光峰,因此有潜力进一步改善其长余辉性能。结合实验结果和以往研究,简要讨论了这一类材料的陷阱来源和长余辉发射机理。     

CaTiO_3∶Pr~(3+)长余辉玻璃的制备与发光性能

用二次熔融法制备了CaTiO3∶Pr3+红色长余辉玻璃。测量了样品的发射光谱,其发射光谱峰值为611.7,614.5 nm,对应于Pr3+的4 f-4 f(1D2→3H4)跃迁,与CaTiO3∶Pr3+晶态长余辉发光粉的发射光谱峰值相一致。玻璃粉与发光粉的质量配比在95∶5~80∶20时,都可以形成玻璃态并得到红色长余辉发光。研究了气氛和熔融温度对发光性能的影响,在空气环境下,800℃即可得到性能良好的样品。     

Na+离子掺杂Gd2O3 ∶ Sm3+纳米晶的发光增强

采用柠檬酸作燃烧剂,在柠檬酸-硝酸盐体系下制备了Gd₂O₃ ∶ Sm³⁺和Gd₂O₃ ∶ Sm³⁺,Na⁺纳米晶。用X射线衍射仪、透射电子显微镜、荧光光谱仪等对样品的结构、形貌和光致发光性能进行了分析。结果表明:所得纳米样品为纯立方相,晶粒尺寸约为30 nm。在室温下,用275 nm激发光激发各样品时,可观测到Sm³⁺离子 的较强发光,其主发射峰位分别位于561.5,603.5,651.5 nm,分别对应着Sm³⁺离子的⁴G_5/2→⁶H_5/2 , ⁴G_5/2→ ⁶H_7/2 和⁴G_5/2 →⁶H_9/2的电子跃迁, 其中以⁴G_5/2→⁶H_7/2 跃迁的光谱强度最强。实验表明:Na⁺离子的掺入使得Sm³⁺离子的光发射强度显著增强。对引起样品荧光强度变化的原因进行了分析。     

Ca3Y2Si3O12：Tm3+,Yb3+上转换发光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法成功制备了Ca₃Y₂Si₃O₁₂：Tm³⁺,Yb³⁺上转换蓝色发光材料。在980 nm 红外激光器激发下,发光粉呈现强烈的蓝光（475 nm）和近红外光（810 nm）以及较弱的红光（650 nm）发射,分别归因于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆、³H₄→³H₆和¹G₄→³F₄能级跃迁。随着Yb³⁺离子浓度的增加,发光粉上转换发射强度和发光亮度均呈现先增强后减弱的变化趋势。在最佳掺杂浓度下（Yb³⁺摩尔分数为15%）,蓝、红光强度分支比为12：1,色坐标为（0.129 2,0.152 3）。在3.9 W/cm²激发功率密度下,发光亮度可达6.8 cd/m²。上述结果证实,所制备发光粉呈现优异的蓝光上转换发射特性并具有潜在的应用价值。发光强度和激发光功率关系表明,所得上转换发射为三光子和双光子吸收过程。借助Tm-Yb体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。     

掺杂离子对白色长余辉发光材料Y2O2S:Tb3+, Eu3+,M2+ (M=Mg,Ca, Sr,Ba),Zr4+性能的影响

采用高温固相法制备了白色长余辉发光材料Y₂O₂S:Tb³⁺, Eu³⁺,M²⁺(M=Mg, Ca, Sr, Ba), Zr⁴⁺, 利用X晶体衍射、发光光谱、余辉曲线和热释光曲线等对制备的材料进行表征。结果表明:掺杂离子没有改变样品晶体结构和发射峰的位置,但对其发光强度、余辉时间及陷阱深度有较大的影响。在263 nm紫外光的激发下,469 nm和626 nm的发射分别对应于Eu³⁺的⁵D₂→⁷F₀、⁵D₀→⁷F₂跃迁,544 nm的发射对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁,主要通过它们的混合产生白光。掺杂不同二价离子样品的余辉性能按Mg²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺的顺序递减,其中掺杂Mg²⁺的样品,色度坐标为(0.29,0.32),陷阱深度为1.17 eV,余辉时间长达320 s(≥1 mcd/m²),表现出最佳的发光性能。     

CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉的制备与发光性质的研究

采用高温固相法合成了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉。利用X射线衍射分析了CaSnO3∶Tb3+物相结构。研究了Tb3+浓度对样品发光强度的影响,结果显示:随Tb3+浓度的增大,发射光谱强度先增大后减小,出现了浓度猝灭效应,Tb3+的最佳摩尔分数为0.3%。发射光谱由4个主要发射峰组成,峰中心分别位于492,546,588,623 nm处,以Tb3+的5D4→7F5(546 nm)跃迁发射为最强。对样品的温度特性进行了测量,通过对数据进行拟合得到样品的激活能为0.58 eV,陷阱深度为0.622 eV。最后,给出了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉可能的余辉发光机理。     

Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+发光性能及颜色调控

采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺,Eu³⁺纤维,研究其晶体结构和形貌;将纤维与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合后获得Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺,Eu³⁺-PDMS复合材料,研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示,氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu²⁺和Eu³⁺结合能特征峰;在360 nm和395 nm激发下复合材料的光致发光光谱中,不但有Eu²⁺位于469 nm处的蓝色宽带发射,还包含Eu³⁺位于615 nm的多个红色窄带发射。因为Eu³⁺在电荷补偿下还原成Eu²⁺并在刚性结构保护下不被氧化,证实了Eu³⁺在Sr₂MgSi₂O     

不同激发波长对Sr3Al2O6∶Eu2+,Dy3+红色长余辉发光材料发射光谱的影响

采用高温固相法合成了Sr3Al2O6∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料。用X射线衍射仪及荧光分光光度计对材料物相及光谱性能进行了分析。结果表明:所得样品为Sr3Al2O6的纯相,在360nm波长的激发下,得到波峰为537nm的宽带发射光谱;在468nm波长的激发下,得到波峰为590nm的宽带发射光谱;在波长为394nm的激发下,537和590nm的峰同时出现。根据晶格场效应和电子云膨胀效应,对不同激发波长对Sr3Al2O6∶Eu2+,Dy3+发射光谱的影响进行了解释。结果表明:在Sr3Al2O6∶Eu2+,Dy3+中发光中心因其5d能级劈裂幅度不同及4f65d1能带重心不同而导致发光颜色的不同。     

Ca4LaNbMo4O20:Pr3+荧光粉的发光性质

采用高温固相法成功制备出荧光粉Ca₄LaNbMo₄O₂₀:Pr³⁺,通过X射线衍射分析了样品的结构,其结构与CaMoO₄结构相似。在Ca₄LaNbMo₄O₂₀:Pr³⁺的激发光谱中出现了NbO₄^3-和MoO₄^2-的电荷迁移(CTS)吸收和Pr³⁺离子的4f→4f5d激发跃迁,以及Pr³⁺-金属离子的价间电荷迁移(IVCT)吸收;另外在420~520 nm处,还观测到属于Pr³⁺离子的典型f-f激发跃迁。发射光谱中,在452 nm激发下,主要出现绿光和红光两种发射,其峰值位于490 nm和607 nm处,分别是Pr³⁺的³P₀→³H₄和¹D₂→³H₄的跃迁作用;在紫外287 nm激发下出现NbO₄^3-和MoO₄^2-发射和Pr³⁺离子的4f5d→4f跃迁宽带,以及Pr³⁺离子的4f→4f发射峰。     

前驱溶液的pH值对制备Ca2Zn4Ti16O38 ∶ Pr3+,Na+ 发光粉物相、形貌和发光性质的影响

以钛酸丁酯、醋酸钙、醋酸锌、柠檬酸和乙二醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备Ca₂Zn₄Ti₁₆O₃₈ ∶ Pr³⁺, Na⁺ 发光粉。研究了前驱溶液的pH值对溶胶-凝胶转变过程、发光粉物相组成、样品形貌和发光性质的影响。通过热重-差热分析(TG/DTA)、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)对前驱物分解、发光粉物相和颗粒大小进行了研究。采用荧光光谱对材料的光谱性质进行了表征。研究发现前驱溶液pH ≤ 3时,所得发光粉样品为蓬松的、颗粒均匀的单相Ca₂Zn₄Ti₁₆O₃₈粉末,红色余辉时间较长;随着pH值增大,逐渐有杂质相TiO₂、CaTiO₃和Zn₂TiO₄生成,并且样品颗粒逐渐变大,颗粒团聚呈现不规则形状,余辉时间变短。结果表明,只有在pH ≤ 3条件下以溶胶-凝胶法制备Ca₂Zn₄Ti₁₆O₃₈ ∶ Pr³⁺, Na⁺ 发光粉下才能获得被日光有效激发,并呈现余辉衰减慢的红色长余辉(644 nm)发光。     

EDTA络合溶胶-凝胶法制备Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉材料

采用EDTA(乙二胺四乙酸)络合溶胶-凝胶法制备了Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+粉体。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对不同温度合成的样品性能进行测试与表征。结果表明:当硫化温度低于1 000℃时,样品为Y2O3与Y2O2S的混合相;当温度在1 050～1 100℃时,样品为纯相的Y2O2S;当温度升高到1 150℃时,再次出现Y2O3的相。硫化温度在950～1 100℃时,产物的粒径为50～300 nm。用波长为330 nm的紫外光激发样品时,626 nm处的发射对应于Eu3+的5D0-7F2跃迁。硫化温度为1 100℃时,样品的余辉时间最佳,为95 min(≥1 mcd/m2)。相比于以乙酰丙酮为络合剂的溶胶-凝胶法,EDTA络合溶胶-凝胶法制备的样品的发光性能具有较大提高。     

蓝色长余辉材料Sr2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+及其基质的VUV-UV激发特性

Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺是一种有效的蓝色长余辉材料,采用高温固相法合成了Sr₂MgSi₂O₇,Sr₂MgSi₂O₇:Dy³⁺,Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺及Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺,利用同步辐射研究了它们的VUV-UV激发特性.在真空紫外光激发下,在基质中发现了稍弱的位于385nm的发射带,在双掺杂的样品中,除了Eu²⁺的4f5d→4f发射带(465nm)外,还观察到了575nm处的发射峰;通过和Dy³⁺单掺杂样品的发射谱比较,发现它是来自于Dy³⁺的4f-4f(⁴F_9/2→6H_13/2)跃迁.在它们的激发谱上可以看出Dy³⁺与基质发射的有效激发均处于真空紫外区,在近紫外及可见区激发下未见到它们发光.另外在Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺中观察到Dy³⁺的发射也说明了Dy³⁺在该类长余辉材料中不仅作为陷阱用来延长余辉,而且也以发光中心形式存在于基质中.     

碱土金属离子对红色长余辉材料Y2O2S：Eu3+, M2+（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,Ti4+纳米阵列发光性能的影响

采用溶胶凝胶模板法制备红色长余辉发光材料Y₂O₂S：Eu³⁺,M²⁺（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,Ti⁴⁺纳米阵列,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计、照度计分别研究了不同二价离子掺杂下所合成样品的物相、形貌及发光性能。结果表明：样品排列整齐有序,管径大小统一;不同的二价离子种类没有改变晶体结构和发射峰的位置,但对余辉性能有较大的影响。用324 nm波长光激发样品,由于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁,最强的红色发射峰位于626 nm处;不同离子掺杂样品的余辉性能按Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺的顺序递加,其中二价离子为Mg²⁺ 时,余辉时间长达287 s（≥1 mcd/m²）,表现出最佳的余辉性能。