绿色荧光粉Ca3Y2Si3O12:Tb3+,Ce3+的制备及发光特性

采用高温固相法合成了绿色荧光粉Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Tb³⁺。XRD检测结果显示,荧光粉主晶相为Ca₃Y₂Si₃O₁₂,属单斜晶系。荧光光谱分析表明:Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Tb³⁺硅酸盐荧光粉可以被370nm的近紫外光激发,发射绿光,主发射峰位于490nm(⁵D₄→⁷F₆),544nm(⁵D₄→⁷F₅),585nm(⁵D₄→⁷F₄)和621nm(⁵D₄→⁷F₃)。用544nm最强峰监测,得到主激发峰位于370nm的激发光谱,此光谱覆盖了300~450nm的波长范围。研究了煅烧条件、掺杂浓度及Ce³⁺共掺杂对荧光粉发光性能的影响:在1400℃下经二次煅烧6h得到的样品的发光性能最佳,Tb³⁺离子的最佳掺杂浓度为20mol%,Ce³⁺离子共掺杂能够提高荧光粉的发光强度,其最佳掺杂量为4mol%,说明存在Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递。     

Dy3+，Eu3+共掺的LiGd(MoO4)2单一相荧光粉的合成、发光及能量传递

采用溶胶-凝胶法制备了LiGd(MoO_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、荧光光谱仪等对所得样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,并研究了其能量传递机理。结果表明:白钨矿结构的Li Gd(Mo O_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉的形貌为不规则颗粒,其粒径为1.8μm。在354 nm近紫外光激发下,该荧光粉显示出Dy~(3+)的特征黄、蓝光发射和Eu~(3+)的特征红光发射。计算Dy~(3+)和Eu~(3+)的临界距离为1.383 nm,Dy~(3+)→Eu~(3+)之间能量传递机理为偶极-四极相互作用。通过调节Dy~(3+)、Eu~(3+)的掺杂浓度,荧光粉可实现暖白光发射。此外,详细研究了稀土离子(Dy~(3+),Eu~(3+))的掺杂浓度与荧光粉的色温值之间的关系。     

退火温度对LiBaPO4：Eu3+荧光粉的结构及发光性能影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiBaPO₄：Eu³⁺荧光粉,通过热重-差热分析（TG-DTA）、傅里叶变换红外（IR）光谱、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、荧光光谱对荧光粉的结构、发光性质进行表征。TG-DTA结果表明在700 ℃之后可形成LiBaPO₄相。IR谱图证实了PO₄^3-离子的存在。XRD结果表明：温度变化会引起衍射峰不同程度的劈裂;Eu³⁺掺杂浓度会对样品晶相有影响,掺杂浓度较小时样品出现杂相,随着掺杂浓度增加,样品为纯相六方晶系LiBaPO₄。TEM结果表明随着浓度的增加,材料颗粒会发生一定程度的团聚。荧光结果表明：由于活化剂在不同温度下的晶体结构和配位环境的差异,制备的LiBaPO₄：Eu³⁺在不同的退火温度下最佳激发波长不同,其主导的能级跃迁也有所差异,且Eu³⁺引起的浓度猝灭情况也随之而变。CIE计算结果表明,随着退火温度升高,样品色纯度逐渐变好。LiBaPO₄：Eu³⁺可被394 nm长波紫外光有效激发,说明其在白光发光二极管领域有潜在的应用价值。     

Eu3+掺杂B2O3-CaO发光材料的制备及其发光性能

采用溶胶凝胶法制得高纯的B_2O_3-CaO∶Eu~(3+)荧光粉。用XRD、IR对不同退火温度下所得样品的结构进行表征,结果发现随退火温度的变化,能形成不同结构的硼酸盐基质。通过对以不同结构硼酸盐为基质荧光粉的激发、发射谱图及荧光衰减曲线的分析,探讨了材料的发光性能和发光机理。结果表明,在不同结构硼酸盐基质中,Eu~(3+)都处于无反演对称中心格位,以(5D0→7F2)电偶极跃迁为主,所以材料主要发红光;且900℃退火所得高纯相的CaB2O4基质最有利于发光、对应的荧光衰减时间最长,这都因在此荧光粉中Eu~(3+)更易取代Ca~(2+),并形成相对较多的p-n结和陷阱所致。     

Er3+,Yb3+共掺杂NaY(WO4)2上转换荧光粉的制备及其发光性能

应用传统水热法合成出具有四方白钨矿结构的NaY(WO_4)_2微米颗粒及一系列Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2上转换荧光粉。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、粒度分布和上转换发光光谱对样品的物相、形貌及上转换发光性能进行分析表征。结果表明,p H值对于制备具有同一形貌的纯相NaY(WO_4)_2微米颗粒发挥重要作用。随着pH值的升高,可以完成从八面体到拟立方体再到片状颗粒的形貌转变。在980 nm近红外光激发下,观测到525及553 nm处的强绿光发射,对应Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)与~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁,以及650~680 nm范围内的弱红光发射,对应Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁,且绿、红光上转换发射均属于双光子过程。此外,通过调节NaY(WO_4)_2∶Er~(3+),Yb~(3+)荧光粉中Yb~(3+)的浓度,可实现对绿光色度的有效控制。     

稀土双掺发光材料的制备与发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了系列Li_2Eu_(4-x)(MoO_4)_7:xYb~(3+)红色荧光粉。研究结果表明Li_2Eu_(3.76)Yb_(0.24)(MoO_4)7在615 nm处发出的红光明显强于未掺杂第二稀土的Li_2Eu_4(MoO_4)_7荧光粉。Yb~(3+)离子掺杂能够将吸收的能量很好地传递给激活离子Eu~(3+),从而起到能量传递的作用。该系列荧光粉可被395 nm的近紫外光和465 nm的可见光有效激发,在615 nm处发射亮红光,对应于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁,其色度优于商用红粉Y_2O_2S:Eu~(2+),能够用于紫外光和蓝光芯片激发的白光LED用红色荧光粉。     

形貌可控的NaCaGd(WO4)3:Eu3+红色荧光粉的制备及发光性能

采用水热法成功合成了形貌可控的NaCaGd_(1-x)(WO_4)_3∶x Eu~(3+)红色荧光粉。系统地研究了初始溶液pH值、反应温度和Eu3+掺杂浓度对NaCaGd_(1-x)(WO_4)_3∶x Eu~(3+)荧光粉物相结构、微观形貌和发光性能的影响。结果表明,当pH值为9、反应温度为180℃时,可合成单相四方晶系的NaCaGd(WO_4)_3,且颗粒微观形貌呈现分散性好、尺寸较均一的四方盘状纳米晶。在394 nm激发下,荧光粉显现典型的红光发射,其对应于Eu~(3+)的特征4f-4f跃迁。荧光粉发射光谱的强度随着pH值、反应温度及Eu~(3+)掺杂浓度的变化而变化。当pH=9、反应温度为180℃时,NaCaGd_(1-x)(WO_4)_3∶x Eu~(3+)(x=1)获得最佳发光强度。此外,研究了NaCaEu(WO_4)_3荧光粉的热稳定性,结果显示随着温度的升高,荧光粉发光强度逐渐降低。最后,通过理论计算得到荧光粉的色坐标和色纯度分别为(0.658,0.341)和96.1%,接近标准红色CIE坐标(0.673,0.327)。     

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Li Ba1-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⁺,y Bi³⁺(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。     

SrMoO4:Sm3+,Na+红色荧光粉的形貌调控和发光性能

以Sm³⁺为激活剂,Na⁺为电荷补偿剂,柠檬酸为配位剂,乙二醇作为辅助配位剂,采用溶胶-凝胶法合成前驱体,然后在800℃下焙烧,成功制备了一系列SrMoO₄：Sm³⁺,Na⁺红色荧光粉。用X射线衍射仪、扫描电镜、荧光光谱和傅里叶变换红外光谱等手段对样品的物相、形貌、组成、发光性能和量子效率等进行测试和表征。分析结果表明：制备的SrMoO₄：Sm³⁺,Na⁺荧光粉均为四方晶系结构,掺杂离子的加入对基质晶体结构影响不大。在403 nm近紫外光激发下,产物有4个发射峰,分别位于563、600、647和707 nm处,归属于⁵G_5/2→⁶H_J（J=5/2,7/2,9/2,11/2）的电子跃迁,其中位于647 nm处的主发射峰的相对发光强度最大。当Sm³⁺的掺杂物质的量分数为1%~3%时,发光强度最好,当浓度超过1%~3%时,会发生荧光猝灭。对实验数据进行分析,确定荧光猝灭机理是由于钐离子间交换作用引起的,并计算了能量传递的临界距离为1.77~2.56 nm。此外,还详细研究了乙二醇对SrMoO₄：Sm³⁺,Na⁺荧光粉形貌的影响,研究结果表明：乙二醇加入量为5 mL时,产物形貌均匀,呈球形或椭球形;且分散性较好;荧光强度最大。     

绿色荧光粉Ca3Y2Si3O12:Tb3+,Ce3+的制备及发光特性

采用高温固相法合成了绿色荧光粉Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Tb³⁺.XRD检测结果显示,荧光粉主晶相为Ca₃Y₂Si₃O₁₂,属单斜晶系.荧光光谱分析表明：Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Tb³⁺硅酸盐荧光粉可以被370 nm的近紫外光激发,发射绿光,主发射峰位于490 nm(⁵D₄→⁷F₆),544 nm(⁵D₄→⁷F₅),585 nm(⁵D₄→⁷F₄)和621 nm(⁵D₄→⁷F₃).用544 nm最强峰监测,得到主激发峰位于370 nm的激发光谱,此光谱覆盖了300~450 nm的波长范围.研究了煅烧条件、掺杂浓度及Ce³⁺共掺杂对荧光粉发光性能的影响：在1 400 ℃下经二次煅烧 6 h得到的样品的发光性能最佳,Tb³⁺离子的最佳掺杂浓度为20mol%,Ce³⁺离子共掺杂能够提高荧光粉的发光强度,其最佳掺杂量为4mol%,说明存在Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递.     

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。     

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。     

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。     

Dy3+/Tb3+双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷的合成与能量传递

采用熔融晶化法成功制备了Dy~(3+)/Tb~(3+)双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷,并对其光学性能进行研究。利用差示扫描量热分析仪(DSC)确定了热处理温度,利用X射线衍射(XRD)确定了玻璃基质中有SrWO_4晶粒析出,并结合透过率曲线确定最佳析晶温度和时间为710℃保温1.5 h。探讨了当Dy_2O_3的浓度为0.8%(n/n)时,Tb_4O_7浓度对玻璃陶瓷样品发光性能的影响,在Dy~(3+)/Tb~(3+)双掺玻璃陶瓷的发射光谱中表明:在350 nm激发下,544 nm处存在明显的发射峰。随着Tb_4O_7浓度增加,能量传递效率逐渐增加。当Tb_4O_7浓度达到1.9%(n/n)时,绿光发射强度达到最大值。结合Dexter能量传递理论和荧光衰减曲线,确定了Dy~(3+)到Tb~(3+)存在能量传递。     

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。     

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。     

Eu3+,Tb3+掺杂荧光二氧化硅纳米粒子的合成及其结构、成分和荧光性质的调控

针对目前存在的稀土螯合物掺杂量低、发射吸收波长受到限制等问题,首先用设计好的敏化剂-配体-硅烷偶联剂来螯合稀土离子得到稀土螯合物,然后在反相微乳液中将上述稀土螯合物与正硅酸乙酯(TEOS)共同水解缩聚,合成了稀土掺杂的二氧化硅纳米粒子。通过这种方法,不仅实现了对FSNPs粒径、成分、发射波长的调控,还通过使用不同生色团和稀土离子,获得了对激发波长的调控能力。此外,进一步阐述了稀土掺杂FSNPs中的能量转移过程,提出了一种通过能级调节FSNPs荧光的新方法。