荧光粉MPO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)/Tb~(3+)(M=La,Gd,Y)的结构及发光性能研究

采用高温固相法合成了一系列MPO4∶Eu3+,Bi3+(M=La,Gd,Y)及MPO4∶Tb3+(M=La,Gd,Y)荧光粉材料,用X射线衍射(XRD)仪对样品结构进行了表征。所合成的LaPO4和GdPO4属单斜晶系,而YPO4属体心立方晶系。用Diamond软件对结构进行分析并绘出了晶胞结构。对样品发光性质的研究结果表明,虽然MPO4(M=La,Gd,Y)均属于正磷酸盐,但由于晶格结构不同,其发光性质也不同。立方晶系的YPO4更有利于掺入其中的稀土离子的发光,Bi3+离子的引入能够明显改善样品的发光性能。     

Bi3+、Eu3+共掺杂La4GeO8荧光粉的制备及可调发光

为了开发出高效稳定的单一基质白光发射荧光材料,本工作通过高温固相法成功合成了一系列La₄GeO₈∶Bi³⁺,Eu³⁺荧光粉样品,并通过X射线衍射、室温光谱、变温光谱等手段研究了实验样品的结构与发光性能。研究发现,Bi³⁺离子在该结构中占据两种不同的格位(Bi³⁺(Ⅰ)和Bi³⁺(Ⅱ)),且在紫外光激发下呈现两个峰值分别在475 nm和620 nm的宽带发射。对于Bi³⁺、Eu³⁺共掺样品,由于Bi³⁺(Ⅰ)与Eu³⁺之间的竞争吸收、Bi³⁺(Ⅰ)至Bi³⁺(Ⅱ)以及Bi³⁺(Ⅱ)至Eu³⁺的能量传递作用,可实现蓝色至红色、橙红色至红色的可调发光。特别地,样品La₄GeO₈∶0.07Bi³⁺,0.0...     

(Y,G d)(P,V)O4:Eu3+荧光粉的发光特性

采用高温固相方法合成了(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺,经X射线结构分析确定为四方晶系,体心结构,空间群为I4₁/amd[141]。研究了(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺在VUV及UV激发下的光谱特性,讨论了激活剂Eu³⁺的浓度对发光亮度的影响。(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺荧光粉的发射主峰在619nm,证明Eu³⁺离子占据了非反演对称中心的位置。在(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺(监控619nm)的激发谱,有一个中心位于156nm的吸收带,它属于基质的吸收带。将(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺的发光性能与PDP商用红粉(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺进行了比较。(Y,Gd)(P,V)O₄:Eu³⁺的发射主峰在619nm,比发射主峰为593nm的(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺色纯度好,是一种很有应用前景的发光材料。     

CaMoO4：Eu3+,Bi3+,Li+红色荧光粉的共沉淀制备与表征

采用共沉淀法合成了红色荧光粉Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺、Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25-x³⁺,Bi_x³⁺及Ca_0.5MoO₄：Eu_0.25-2x³⁺, Bi_x³⁺,Li_0.25+x⁺,并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱,扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)测定分析了其结构形貌特征及发光性能。结果表明：制备的CaMoO₄：Eu³⁺,Bi³⁺,Li⁺红色荧光粉为白钨矿结构,颗粒尺寸约为0.5~1 μm。掺杂Bi³⁺的Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25-x³⁺,Bi_x³⁺的相对发光强度明显高于未掺Bi³⁺的Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺荧光粉。Bi³⁺离子的掺杂将吸收来的能量传递给激活离子Eu³⁺,起到了能量传递的作用。当Bi³⁺掺杂量为x=0.005时,在395 nm激发下,主发射峰在616 nm处的相对发光强度最大,但掺杂浓度过高时会出现浓度猝灭现象。另外,电荷补偿剂的掺入能够解决材料中因同晶取代引起的电荷不平衡的问题,以Li⁺作电荷补偿剂、Eu³⁺和 Bi³⁺共掺合成的Ca_0.5MoO₄：Eu³⁺_0.23,Bi_0.01³⁺,Li⁺_0.26红色荧光粉的发光性能强于Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺、Ca_0.5MoO₄：Eu_0.25³⁺, Li_0.25⁺及Ca_0.75MoO₄：Eu_0.24³⁺,Bi_0.01³⁺。     

纳米单斜相Gd2O3：Bi3+,Nd3+的燃烧法制备和近红外发光

采用甘氨酸作为燃料,制备了单斜相Gd₂O₃：Bi³⁺,Nd³⁺纳米发光材料。使用X射线粉末衍射仪和TEM对样品的结构和形貌进行了表征,并研究了制备条件对样品的可见及近红外激发和发射光谱、发光强度、荧光寿命等的影响。结果表明,体系中存在高效的Bi³⁺→Nd³⁺能量传递过程,当Bi³⁺和Nd³⁺的掺杂摩尔分数分别为6%和2%时,单斜相Gd₂O₃：Bi³⁺,Nd³⁺荧光粉可以获得最强的近红外光发射。与单掺Nd³⁺的样品相比,单斜相Gd₂O₃中掺杂Bi³⁺和Nd³⁺后,样品的近红外发光增强近20倍。     

光学碱度对Tb3+掺杂Bi2O3-B2O3玻璃发光性能的影响

采用熔融法制备了Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃系统玻璃,使用激发、发射及拉曼光谱分析了光学碱度与玻璃结构及发光性能的关系,同时绘制了Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺的能级图。研究结果表明：Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃玻璃由[BO₃]、[BiO₃]、[BO₄]及[BiO₆]共同组成,且随着光学碱度由0.63增加到0.93,玻璃的结构逐渐疏松。高的光学碱度使部分Bi³⁺变为Bi²⁺,发出571 nm（²P_3/2（2）→²P_1/2）的光,Bi³⁺→Tb³⁺的能量降低。在光学碱度及Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺离子的共同作用下,随着光学碱度的提高,玻璃的发光颜色由黄绿色变为白色。     

Ba3WO6:Eu3+红色荧光粉的结构及其发光特性

以高温固相法成功合成了一系列Eu³⁺离子激活Ba₃WO₆红色荧光粉。分别采用X射线衍射（XRD）和荧光光谱（FL）对样品的晶体结构和发光性能进行了表征。结果表明,样品均具有立方晶系的双钙钛矿结构;Eu³⁺离子的激发谱由一个宽带（包括Eu³⁺-O^2-和W⁶⁺-O^2-电荷转移带）和若干个窄峰（4f-4f电子跃迁）组成,而跃迁⁵D₀→⁷F₁和⁵D₀→⁷F₂则构成了发射谱的主要部分。调整原材料中BaCO₃和WO₃的量的比,XRD的主衍射峰位发生红移至与标准谱完全吻合,发光强度有所提升并分析了原因。Eu³⁺离子的临界摩尔分数为0.05,临界距离（R_c）为1.263 4 nm。在314 nm或394 nm激发光下,样品发出红光（λ_max=596 nm）,色坐标为（0.618,0.342）,在LED照明、显示等领域具备一定潜力。     

Bi3+掺杂对Sr2MgSi2O7∶Eu2+荧光粉的结构及发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在还原气氛下制备了Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺,xBi³⁺(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)荧光粉,并用XRD、TG-DTA及激发与发射谱仪对样品的结构及发光性能进行了表征。结果发现:单掺杂Bi³⁺的Sr₂MgSi₂O₇样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为286 nm的宽带谱,这是由于激发态时Bi³⁺的³P₁→¹S₀电子能级跃迁而造成的;单掺杂Eu²⁺的Sr₂MgSi₂O₇样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为358 nm的宽带谱,这是典型的Eu²⁺的4f⁶5d¹→4f⁷跃迁而引起的。当Bi³⁺离子掺杂到Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺样品的摩尔分数为0.04时,样品的发射强度是未掺杂Bi³⁺离子样品的1.9倍。     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

Ba5SiO4Cl6: Yb3+, Er3+, Li+荧光粉的制备及上转换发光性质研究

本文采用高温固相反应法制备了Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺, Li⁺ 荧光粉, 并对其上转换发光性质及其发光机理进行了研究. 在980 nm 激光的激发下, Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 荧光粉呈现较强的红色(662 nm) 和较弱的绿色(550 nm) 的上转换发光, 红色和绿色的上转换发光分别对应于Er³⁺ 离子的⁴S_3/2/²H_11/2→⁴I_15/2 和⁴F_9/2→⁴I_15/2 跃迁, 且随着掺杂的Er³⁺ 和Yb³⁺ 离子浓度增加, 样品的上转换发光强度增加, 这是因为Yb³⁺ 离子和Er³⁺ 离子之间的能量传递效率增加引起的. 在0.5—0.8 W 功率激发下,样品属于双光子发射, 而在0.9—1.2 W 功率激发下样品具有新的上转换发光机理——光子雪崩效应. 探讨了Li⁺ 掺杂对Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 样品的上转换发光性质的影响, Li⁺ 离子的掺杂引起Ba₅SiO₄Cl₆:Yb³⁺, Er³⁺ 上转换发光强度增加, 这是由于Li⁺ 离子的掺入降低了晶体场的对称性引起的.     

Bi3+、Eu3+共掺双钙钛矿Gd2ZnTiO6荧光粉制备及其温度传感性能

采用高温固相法制备了一系列具有双发射中心的Gd₍2(1-x-y))ZnTiO₆∶xBi³⁺,y Eu³⁺荧光粉。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱、寿命衰减曲线和变温发射光谱等方法,系统地研究了该材料的结构、发光性能和温度传感特性。在Gd₂ZnTiO₆∶Bi³⁺,Eu³⁺荧光粉中,Bi³⁺和Eu³⁺离子占据了Gd³⁺离子的位置。在紫外激发下,Eu³⁺的激发光谱和Bi³⁺的发射光谱存在光谱重叠,表明从Bi³⁺到Eu³⁺可能存在能量传递。通过荧光强度比技术探究了Bi³⁺蓝光发射与Eu³⁺红光发射的不同温度响应特性。在293～473 K温度范围内,测得Gd₂ZnTiO₆∶Bi...     

Yb3+,Tm3+离子掺杂浓度对NaYF4：Yb3+,Tm3+发光光谱的影响

利用高温热溶剂法合成了不同Yb³⁺和Tm³⁺掺杂浓度的NaYF₄：Yb³⁺,Tm³⁺上转换发光纳米粒子。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、荧光光谱对样品进行形貌和发光性质的表征。结果表明,不同Yb³⁺和Tm³⁺离子掺杂浓度对纳米粒子的上转换发光性质有很大影响。随着Tm³⁺离子浓度的提高,Tm³⁺离子之间的浓度猝灭和交叉弛豫效应对发光强度的影响愈来愈显著,导致纳米粒子的发光猝灭;同样,随着Yb³⁺浓度的提高,纳米粒子的发光强度也是先增大后减小,这是因为Yb³⁺离子浓度掺杂过高导致发光猝灭。     

NaLn4-x(SiO4)3F：xRE3+(Ln=La,Gd;RE=Tb,Dy, Sm,Tm)荧光材料的发光性能

利用简单的高温固相法合成稀土离子掺杂的NaLn_4-x(SiO₄)₃F:xRE³⁺(Ln=La, Gd; RE=Tb, Dy, Sm, Tm)系列荧光粉,利用X射线粉末衍射仪和荧光分光光度计分别测试其物相结构和荧光性能。结果表明,所合成样品均为纯的六方晶系结构,在紫外光激发下所合成样品均表现出所掺杂稀土离子的f-f特征能级跃迁,Tb³⁺、Dy³⁺、Sm³⁺和Tm³⁺等激活离子分别发出蓝绿色、白色、橙色以及蓝色等荧光发射。     

阴离子取代合成Sr3LaAxV3-xO12:Eu3+(A=Mo,W)白光荧光粉

通过高温固相法合成Sr₃LaA_xV_3-xO₁₂:Eu³⁺（A=Mo,W）荧光粉,利用MoO₄^2-和WO₄^2-取代基质中部分VO₄^3-,改变基质组成和结构,进而影响基质和激活剂Eu³⁺离子的发光性能。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和荧光分光光度计对所合成样品的物相、形貌、荧光性能及荧光寿命进行表征。研究表明,MoO₄^2-和WO₄^2-的部分掺杂对基质发光位置和强度均有影响,能明显减弱VO₄^3-的发光,但对Eu³⁺离子发光影响不大,添加电荷补偿剂F^-可以加强VO₄^3-对Eu³⁺离子的能量传递。通过调整基质VO₄^3-发光和Eu³⁺离子发光,可以得到单一基质的白光荧光粉。初步探讨了阴离子掺杂对Eu³⁺离子红光发射增强的机理。     

微乳液法制备NaYF4：Yb3+, Er3+粉体及其发光性能

采用微乳液法制备了纯相立方和六方晶相NaYF₄：Yb³⁺,Er³⁺发光材料,微乳液体系选择了CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）-正丁醇-正辛烷-水。研究了NaF/Y³⁺比例、反应温度、反应时间和体系pH值等对相形成的影响,以及陈化、后续热处理温度和时间对颗粒尺寸和发光性能的影响。结果表明：在NaF/Y³⁺比例小于5、体系pH=5~6、反应温度为140 ℃、反应时间为24 h的条件下,可得到立方相α-NaYF₄：Yb³⁺,Er³⁺,粒径约为200 nm;在NaF/Y³⁺比例大于5、体系pH=1~4、反应温度为160 ℃、反应时间为60 h以上的条件下,可得到六方相β-NaYF₄：Yb³⁺,Er³⁺,粒径约为1 μm。样品在980 nm激光激发下,在521,529,541,549 nm 处有发光峰,最强发光峰为541 nm,表现为明亮的绿色。     

Bi3+掺杂体系的发光机理：第一性原理研究

随基质材料的不同,Bi³⁺离子可以产生深紫外、可见乃至近红外区域的发光,经常被用作各类发光材料中的激活离子。对Bi³⁺掺杂的能级结构和发光机理研究有助于新型发光材料的设计和性能改进。本文对近期开展的第一性原理计算的相关方法和结果进行分析总结,讨论了Bi³⁺掺杂体系基态和激发态的局域结构和电子结构共性,借助位形坐标图分析讨论了该类材料激发、弛豫以及发射的动力学过程。所研究的激发态主要涵盖了Bi³⁺的6s¹6p¹电子组态、配体-掺杂离子电荷迁移态6s²6p¹加束缚空穴、金属-金属电荷迁移态6s¹加束缚电子以及电子在离子对间迁移形成的Bi²⁺-Bi⁴⁺离子对等4种类型。全文力图从Bi³⁺光谱学特征的实验指认出发,通过总结各种发光过程的物理图像及理论描述,以若干代表性例子作为依托,展示有关理论和计算对实验现象的分析和指引作用。同时,也...     

Eu3+/Dy3+共掺Sr3Y2(BO3)4荧光粉的发光性质研究

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点,被广泛应用于白光LED、温度传感、显示显像、新能源和激光等领域。基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响,在众多发光基质材料中,硼酸盐具有透光范围宽、光学损伤阈值高、较好的热稳定性和化学稳定性等优点。碱土-稀土金属硼酸盐Sr₃Y₂(BO₃)₄具有出色的光学性能,对其发光性能的研究具有重要意义。稀土离子Eu³⁺具4f⁶电子层,是一种典型的下转换发光中心离子,常被选作红色发光材料的激活剂。Dy³⁺具4f⁹电子层,也是一种典型的下转换发光中心离子,在紫外光激发下,在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。采用高温固相法合成了Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺/Dy³⁺荧光粉,通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征,XRD结果表明,1 0...     

980 nm激发下Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂ZrO₂-Al₂O₃粉末的样品，并对样品在980nm激光激发下的上转换发光特性进行了研究.从发射光谱可以发现，在可见光范围内有3个强的发光带，一个位于654nm附近的红光带和两个分别位于545nm、525nm附近的绿光带，分别对应于Er³⁺离子的以下辐射跃迁：⁴F_9/2→⁴I_15/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2、 ²H_11/2→⁴I_15/2.其中又以Er³⁺离子的⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁产生的红色荧光辐射最强.对其上转换发光机制进行了分析，发现这三个发光过程都是双光子过程.对样品粉末进行了XRD检测，发现ZrO₂主要以立方相为主，并且计算得到了这种立方结构的晶格常数.Al₂O₃固溶于ZrO₂中，Al³⁺嵌入ZrO₂后产生氧空位，导致ZrO₂晶体的对称性降低，这种结构变化更有利于提高上转换效率，即上转换发光强度增强. 关键词： 3+/Yb³⁺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺ 上转换 2-Al₂O₃')" href="#">ZrO₂-Al₂O₃ 荧光 稀土     

Er3+,Yb3+共掺杂SrTiO3超细粉末的可见上转换发光

钛酸锶(SrTiO₃)具有高介电常数、良好的绝缘性质、优良的物理化学稳定性和在可见光范围内的优异的透明度等优点,是一种重要的无机功能材料。近年来,Al³⁺,Ga³⁺等离子共掺杂的SrTiO₃:Pr³⁺做为一种优异的红色场发射显示(FED)荧光粉引起了人们的兴趣。另外,SrTiO₃具有相对较小的声子频率,因而它可以作为一种有利于上转换发光的基质材料。以NaCl为助熔剂制备了Er³⁺,Yb³⁺共掺杂的SrTiO₃超细粉末。在980nm激发下,样品发出很强的来自于Er³⁺离子的²H_11/2→⁴I_15/2,⁴S_3/2→⁴I_15/2(绿光)和⁴F_9/2→⁴I_15/2(红光)跃迁的上转换发光。Yb³⁺离子的共掺杂对Er³⁺离子的上转换发光起明显的增强作用。研究了上转换发光强度与稀土离子浓度以及激发光强度之间的依赖关系,表明在Er³⁺单掺杂和Er³⁺,Yb³⁺共掺杂的样品中,绿光和红光都是被双光子激发过程激发的。还对上转换发光的机理做了初步分析。     

化学共沉淀法制备的(Y1-x-y,Gdy)2O3∶xEu3+红色荧光粉及其发光性能

用化学共沉淀法一次煅烧工艺合成了 (Y_1-x-y,Gd_y)₂O₃∶xEu³⁺(x=0.06~0.10,y=0,0.20~0.25)系列红色荧光粉。用XRD、SEM和荧光分光光度计,对试样的晶体结构、表面形貌及发光性能进行表征。研究了Eu³⁺、Gd³⁺的掺杂浓度、表面活性剂的加入、煅烧温度对样品性能的影响。结果表明:样品为立方晶系;Gd³⁺的加入会使基体晶格发生畸变,晶胞参数增加,起到改善样品色纯度和发光效率的作用;最佳煅烧温度为900 ℃,比传统的高温固相法低500 ℃左右;所合成荧光粉的粒度主要分布在300~400 nm,结构比较松散;当x=0.08,y=0.23时,最大发射峰(λ_em=613 nm)强度最大。所合成的(Y_1-x-y,Gd_y)₂O₃∶xEu³⁺荧光粉是一种性能较好的PDP用红色荧光粉。