NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)纳米晶的水热合成及发光性质研究

采用水热法制备了Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)离子共掺杂的钨酸钆钠纳米晶(NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)),并在800℃进行了热处理。分别采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪(PL)对纳米晶的晶体结构、微观形貌和上转换发光性质进行了表征。XRD结果显示样品属于四方晶系、白钨矿结构。SEM图谱表明所得纳米晶具有较好的分散性,颗粒大小约为50 nm。在980 nm激光激发下,NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)纳米晶发出546 nm的绿光与660 nm红光,分别对应Ho~(3+)离子的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8能级跃迁。当Nd~(3+)离子掺杂浓度为0.5%(摩尔分数)时,纳米晶的发光强度最大。随着Nd~(3+)离子掺杂量的增加,红光与绿光的相对强度比逐渐减小,纳米晶的光谱由橙色光向黄色光区域变化。本文对NaGd(WO_4)_2:Yb~(3+),Ho~(3+),Nd~(3+)纳米晶的光谱调控和上转换发光机制进行了研究。     

MgWO_4:Nd~(3+)的水热合成及近红外发光性能研究

采用水热法制备MgWO_4:Nd~(3+)近红外发光材料.通过XRD,SEM和发光光谱等手段对样品的物相、形貌、发光性质进行表征.XRD测试结果表明:水热法制备MgWO_4:Nd~(3+)在850℃以上煅烧时,四方晶系转变为单斜晶系;1050℃煅烧后,sEM显示样品形貌由片状变为棒状且分散良好;激发和发射光谱的对比研究表明,MgWO_4:Nd~(3+)中WO_4~(2-)对Nd~(3+)存在有效的能量传递.研究了Nd~(3+)的掺杂量、煅烧温度、煅烧时间对材料近红外发光的影响.结果表明:在1050℃煅烧时,Nd~(3+)掺杂量为0.5%时发光最强;随着煅烧温度的升高,MgWO_4:Nd~(3+)的近红外发光强度先增强后减弱,而煅烧时间对发光强度影响很小.     

980 nm LD激发下稀土掺杂Gd_2Ti_2O_7粉末上转换发光

用高温固相法分别合成了Er~(3+)/Yb~(3+),Ho~(3+)/Yb~(3+),Tm~(3+)/Yb~(3+)离子共掺杂的Gd_2Ti_2O_7粉末,X射线衍射结果表明所制备的粉体为立方相烧绿石结构,TEM电镜照片显示其颗粒平均粒径为3μm.该粉末在980 nm LD激发下,分别发射出中心波长为553 nm绿色和662 nm红色(掺Er~(3+)样品)、545 nm绿色和652 nm红色(掺Ho~(3+)样品)、482 nm蓝色和653 nm红色(掺Tm~(3+)样品)的上转换荧光.上转换发光强度和激发功率的关系研究表明,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制.同时对Yb~(3+)-Er~(3+),Yb~(3+)-Tm~(3+)共掺体系的上转换发光强度"过饱和"现象进行了分析,认为是样品的被激发点的温度升高导致了荧光猝灭现象.     

Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用微波辅助加热法合成了Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂的CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的微观结构进行了表征,利用荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行了测试和分析.结果表明,掺杂浓度(摩尔分数)均为3.75%的Eu~(3+),Na~+,Li~+,Bi~(3+)掺杂的CaWO_4均保持了基质的四方晶相结构.Na~+,Li~+,Bi~(3+)单掺杂或共掺杂后的样品比CaWO_4∶Eu~(3+)样品颗粒度分别有不同程度的增加.在393 nm光激发下,掺杂Eu~(3+),Na~+及掺杂Eu~(3+),Li~+样品的发光强度比CaWO_4∶Eu~(3+)的发光强度分别提高了1.8倍和1.2倍,共掺杂Eu~(3+),Li~+,Na~+及Eu~(3+),Li~+,Bi~(3+)的样品发光均有所减弱.在254和393 nm光激发下,掺杂Li~+的CaWO_4∶Eu~(3+)样品的荧光寿命最短.同一样品在393 nm光激发下的荧光寿命短于254nm光激发下的荧光寿命.     

Yb~(3+)-Tb~(3+)共掺杂β-NaYF_4纳米晶的上转换发光特性研究

采用水热合成法,以油酸作乳化剂成功制备了Yb~(3+)-Tb~(3+)共掺杂β-NaYF_4纳米晶。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备的样品进行表征。在980 nm红外半导体激光器的激发下,不仅观察到Yb~(3+)/Tb~(3+)共掺杂NaYF_4纳米晶对应于Tb~(3+)离子5D3→7FI(I=6,5和4)和5D4→7FI(I=6,5,4和3)能级跃迁从红色到紫外的上转换荧光,同时还观察到了杂质离子Er~(3+)的发光。实验发现随着Yb~(3+)浓度的相对减小和Er~(3+)浓度的相对增大,489 nm对应于Tb~(3+)离子5D4→7F6能级跃迁的上转换蓝光得到增强。在Yb~(3+)-Tb~(3+)-Er~(3+)系统中,简要地讨论了从Yb~(3+)到Er~(3+)再到Tb~(3+)的能量传递过程。     

GdAlO_3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)上转换荧光粉的制备与发光性能表征

采用NH4HCO3共沉淀法合成了单相的钙钛矿(Gd AlO 3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+))纳米荧光粉体,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FR-IR)、荧光发射光谱对荧光粉体(Gd AlO 3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+))进行表征。结果表明:使用NH4HCO3共沉淀法比传统的固相法制备发光体系所需的煅烧温度更低,而且能够得到分散均匀的、颗粒大小一致的纳米荧光粉。在980 nm波长激发下,掺杂Er~(3+)/Yb~(3+)的Gd AlO 3荧光粉体系得到524,546(绿光)与659 nm(红光)的上转换发射光谱,且红光比例随着Er~(3+)和Yb~(3+)的掺杂浓度增加而不断增加,并对其能量传递机制进行了分析;最后,通过添加Tm~(3+)离子,在荧光粉(Gd AlO ~(3+)3:Er~(3+)/Yb~(3+)/Tm)体系中调节三种稀土离子的掺杂浓度,得到了较理想的复合白光。     

Yb~(3+)/Er~(3+)共掺Gd_2Mo_3O_(12)的强绿色上转换发光及温度传感特性

采用固相反应法合成了Gd_2Mo_3O_(12):x%Yb~(3+)/1%Er~(3+)(x=0,2,5,10,20)荧光粉。当Yb~(3+)浓度超过5%,Yb~(3+)-MoO_4~(2-)二聚体形成并发挥敏化作用;当Yb~(3+)浓度达20%,二聚体敏化主导上转换发光。由于二聚体敏化抑制红光发射,成功获得高强度的绿色上转换发光。结合反射谱、拉曼谱、下转换谱、上转换功率关系、二聚体模型和三能级模型,详细讨论了这种和Yb~(3+)浓度有关的上转换发光。另外,基于两个绿光发射带的相对强度比,探究了最佳样品在300~500K范围内的温度传感特性,证实Gd_2Mo_3O_(12):Yb~(3+)/Er~(3+)在温度传感方面具有潜在应用价值。     

Er~(3+)-Yb~(3+)掺杂SiO_2-SrO-NaF玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融晶化法制备了主晶相为SrF_2的Er~(3+)-Yb~(3+)共掺透明氟氧化物玻璃陶瓷,利用DSC、XRD、SEM、UV-Vis-NIR和荧光光谱对样品的结构、形貌、发光性能进行了测试与表征。研究表明:该体系玻璃最佳热处理温度为620℃,最佳热处理时间为2h,并讨论了Yb~(3+)不同掺杂浓度对Er~(3+)-Yb~(3+)共掺玻璃陶瓷样品上转换发光性能的影响,确定Er~(3+)-Yb~(3+)最佳掺杂浓度比为1∶7,同时观察到了明亮的绿光(522,540 nm)和较弱的红光(656 nm),对Er~(3+)和Yb~(3+)之间的能量传递过程进行了讨论。     

NaYF_4:Yb~(3+)/Sm~(3+)的水热合成及980 nm激发下的光致发热

本文利用简单的水热法制备了NaYF_4:Yb~(3+)/Sm~(3+)光加热器,并基于可靠的上转换发光温度计研究了它在980 nm辐射下的光热转换特性.为了克服激光辐射所引起的热效应,间断的光谱扫描方式用来研究NaYF_4:Yb~(3+)/Sm~(3+)光热转换与泵浦功率密度的关系.结果显示,激光辐射点的温度与泵浦功率密度线性相关.更有趣的是,我们注意到光热响应度依赖于Yb~(3+)掺杂浓度.95%Yb~(3+)掺杂在低功率密度下显示最强的光致发热量,但60%Yb~(3+)掺杂对应最大的光热响应度(373(K mm~2)/W).可能的原因在于高浓度Yb~(3+)掺杂有利于980 nm光子的吸收,但Yb~(3+)之间长距离的能量转移抑制Yb~(3+)到Sm~(3+)的能量传递,进而降低了光热响应度.     

稀土发光材料中的能量传递与发光颜色调控

白光LED因被认为是下一代的室内照明光源而受到广泛关注。作为白光LED不可或缺的一部分,荧光粉一直是发光材料研究中的重要部分。随着对白光LED性能要求的不断提高,开发具有丰富发光颜色的荧光粉非常重要。而利用激活剂与敏化剂之间的能量传递作用是获得丰富发光颜色荧光粉的一种重要方法。本文综述了近期基于能量传递过程获得不同体系荧光粉的研究进展,其中包括Eu~(2+)-Mn~(2+)/Tb~(3+),Eu~(2+)-Tb~(3+)-Mn~(2+)/Eu~(3+)/Sm~(3+),Ce~(3+)-Mn~(2+)/Tb~(3+)/Dy~(3+)/Cr~(3+)/Pr~(3+)/Eu~(2+),Ce~(3+)-Tb~(3+)-Mn~(2+)/Eu~(3+)/Sm~(3+),Bi~(3+)-Eu~(3+)/Sm~(3+),Tb~(3+)-Eu~(3+)/Sm~(3+),基质-Ln~(3+)等体系,这为稀土荧光粉的进一步研究提供一定的指导作用。     

水热合成LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶及其上转换发射与温度传感特性（英文）

通过在不同pH值下的简易水热法合成不同Yb~(3+)离子(n_(Yb~(3+))/n_(Lu~(3+))=5%~15%)和Er~(3+)离子(n_(Er~(3+))/n_(Lu~(3+))=1%~5%)掺杂浓度的LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶荧光粉。发现pH值对正交相LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)的合成起着关键作用。在980nm激发下,LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光体呈现出以523nm(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))和539nm(~4S_(3/2)→~4I_(15/2))为中心的强绿光上转换(UC)发射以及以660nm(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))为中心弱红光上转换发射。通过使用X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)分析测定了最强发射强度的Er~(3+)和Yb~(3+)的最佳掺杂浓度。浓度依赖性研究表明,达到最强的绿光上转换发光时最佳掺杂浓度为10%Yb~(3+),2%Er~(3+)。通过改变泵浦功率来研究LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光粉UC发光机制。通过980nm二极管激光器在293~573K的范围内研究了在523和539nm处的2个绿光UC发射带的荧光强度比(FIR)的温度依赖性,发现在490K得到最大灵敏度约为15.3×10~(-4)K~(-1)。这表明LuF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)荧光体可应用于具有高灵敏度的光学温度传感器。     

Li_2SrSiO_4:Eu~(2+),Nd~(3+)中Eu~(2+)和Nd~(3+)的光谱性质和能量传递

在还原气氛下采用高温固相法制备了Li2SrSiO4:Eu2+,Nd3+发光材料,测量了它们的可见和近红外激发光谱和发射光谱及Eu2+的荧光寿命,研究了Eu2+和Nd3+掺入对其发光性质的影响。结果表明,当Eu2+的浓度为0.01,Nd3+的浓度为0.05时,样品的近红外发光强度最强;Eu2+的发射光谱和Nd3+激发光谱之间的光谱交叠范围较大,Eu2+和Nd3+之间存在着高效无辐射能量传递,能量传递效率约为55.7%,Eu2+的掺入可显著地敏化Nd3+的近红外发光。     

Eu~(3+)、Bi~(3+)在Me_2Y_8(SiO_4)_6O_2中的发光特性与取代格位

在紫外光激发下,Eu~(3+)和Bi~(3+)在Me_2Y_8(SiO_4)_6O_2基质(Me=Mg、Zn、Ca、Sr)中分别发射红光(D_0-~7F_2)和蓝光(~3P_1-~1S_0)。Eu~(3+)发光的红橙比随着激发波长和Me~(2+)的不同而变化,荧光拉曼光谱表明,Eu~(3+)在四种基质中同时占据了4f格位和6h格位。依据Bi~(3+)发光的Stokes位移推断,当Me=Ca、Zn时,Bi~(3+)主要占据4f格位,而当Me=Mg、Sr时,Bi~(3+)主要占据6h格位。     

Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:Er~(3+)上转换发光材料的水热合成与性能

利用水热法合成Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:Er~(3+)上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和上转换发光光谱(UPL)对Yb~(3+)掺杂量对合成样品的上转换性能及反应体系pH对合成样品的物相结构进行分析。结果表明,反应体系的pH和Yb~(3+)掺杂量分别影响着所制备样品的物相结构和上转换性能。反应体系pH为13的水热环境下制备的样品为单一相烧绿石结构的La_2Sn_2O_7样品。上转换图谱分析结果表明,所制备的Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:7%(原子分数)Er~(3+)在980 nm的近红外光激发下在529, 550和665 nm处分别出现了Er~(3+)的上转换发射特征峰,并对Yb~(3+)共掺杂La_2Sn_2O_7:7%Er~(3+)样品的上转换敏化发光机制进行了分析,其中位于529 nm处的绿色光发射属于双光子吸收发光机制,且当Yb~(3+)掺杂量高于14%时观察到浓度猝灭现象。     

晶体基质对稀土上转换纳米材料中能量转换机理的影响

采用溶剂热法制备了尺寸均一、形貌规整的Yb~(3+),Er~(3+)共掺NaREF4(RE~(3+)=Lu~(3+),Y~(3+),Yb~(3+))纳米材料,借助稳态发光光谱和时间分辨光谱技术表征了3种基质纳米材料上转换发光行为的特性,并评估了能量传递机制.结果表明,NaLuF_4∶20%Yb~(3+),2%Er~(3+)纳米材料具有较强的稳态发光强度、较高的绿红比(540 nm/654 nm)和较长的发光寿命,NaYbF_4∶2%Er~(3+)纳米材料具有较弱的上转换发光强度、较低的绿红比(540 nm/654 nm)和较短的发光寿命.结合实验数据及能量传递机制,探讨了不同基质(NaLuF_4,NaF_4,NaYbF_4)在稀土掺杂纳米材料中对上转换能量传递机制的影响,解释了NaLuF_4基质纳米材料是较好基质材料的原因.     

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。     

Ba_2YAlO_5:Eu~(3+)红色荧光粉的制备及其发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ba_2YAlO_5:Eu~(3+)红色荧光粉,通过XRD,SEM,荧光光谱分别对样品的结构、形貌以及发光性能进行了表征,讨论了Eu~(3+)掺杂浓度、煅烧温度、Bi~(3+)掺杂对样品发光性能的影响。结果表明:实验所得样品主晶相为Ba_2YAlO_5。颗粒形貌不规则,粒径大小为2~10μm。合成的荧光粉在260 nm紫外光激发下发出明亮的红光,最佳Eu~(3+)掺杂量为8%(摩尔分数),最佳煅烧温度为1250℃。掺杂Bi~(3+)后,样品的结构没有改变,但激发光谱发生了变化,在300~375 nm处出现激发峰,对应于Bi~(3+)的1S0→3P1跃迁。随着Bi~(3+)掺杂浓度的增加,在333 nm激发下,发光强度先增加后减弱,存在Bi~(3+)→Eu~(3+)的能量传递过程。     

Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射性能

采用高温固相烧结法制备了系列Dy单掺杂、Eu,Dy共掺杂和Sr,Eu,Dy共掺杂的Y_2O_3纳米荧光粉.借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的晶体结构和形貌,优化了工艺过程和参数.系统测试了稀土掺杂Y_2O_3荧光粉的激发光谱和发射光谱.在330 nm光激发下,研究了Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射特性,并通过调节Eu,Dy掺杂浓度,获得了CIE为(0.32,0.33)和色温为6100 K的强白光发射.进一步讨论了Sr~(2+)离子对Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉白光特性的影响.结果表明,Sr~(2+)的掺入可明显改善Y_2O_3∶Eu~(3+),Dy~(3+)纳米荧光粉的白光发射.     

Sb~(3+)/Eu~(3+)掺杂磷酸盐玻璃的可调发光及能量传递研究

通过熔融淬冷法成功制备了Sb~(3+)/Eu~(3+)共掺的透明钠镁磷酸盐玻璃。利用吸收谱、激发谱和发射谱系统地研究了样品的荧光特性。在紫外光激发下,通过调节Sb~(3+)和Eu~(3+)的掺杂浓度,可以得到从蓝光到白光,最终到橙红光的可调发光。共掺的发光玻璃中存在着从Sb~(3+)到Eu~(3+)的能量传递,且能量传递效率最高达到82%。本实验研究结果表明,这种紫外光激发的Sb~(3+)/Eu~(3+)共掺磷酸盐玻璃有望应用在光转换器件中。     

Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al_2O_3-SiO_2系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺以ZnAl_2O_4为主晶相的ZnO-Al_2O_3-GeO_2-SiO_2系玻璃陶瓷。因[GeO_4]四面体和[SiO_4]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO_2取代SiO_2对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO_2的取代量为10.55%(w/w)时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色(546 nm)和弱的红色(650 nm)上转换发光,并研究了不同Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂比为1∶11(n/n)时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。