CaS∶Eu~(2+),Sm~(3+)的制备与表征

采用湿法工艺在还原气氛下制备了CaS∶Eu2+,Sm3+光存储材料。研究了灼烧温度和灼烧时间对样品性能的影响。XRD图谱表明,样品在700℃—1200℃均形成CaS晶格。光谱分析表明,在紫外光(295nm)激发后,用980nm半导体激光照射样品,具有光激励发光现象,发射光谱峰值波长为649nm。     

GdVO_4∶Eu~(3+)发光的温度效应

研究了GdVO4 ∶Eu3 + 在高压汞灯的 3 1 3和 3 65nm激发下室温以上 ( 3 0 0～ 60 0K)发光的温度依赖关系。发现来自5D0 的发射强度随温度的升高而显著增强 ,直到 60 0K也未见饱和。其中5D0 →7F2 的 61 9nm发射在60 0K温度时的强度是室温下的 2 0多倍。我们认为Eu3 + 的电荷迁移态作为中间态是造成其发光增强的根本原因。激发过程中 ,先激发到Eu3 + 本身的5DJ(J=1 ,2 ,3… )激发态 ,然后在温度的作用下上升到电荷迁移态(CTS) ,温度升高时传递几率显著增强 ,并按5D3 ,5D2 ,5D1依次使被激发的电子转入CTS态 ,从电荷迁移态直接弛豫传递给5D0 态 ,由于5D0 态电子数不断增多 ,致使来自5D0 的发射随温度升高而增强。     

Sol-gel法制备CaSnO_3∶Eu~(3+)发光粉过程中添加PEG的作用

采用sol-gel法制备CaSnO3:Eu3+荧光粉。研究了在制备过程中添加表面活性剂聚乙二醇(PEG10000)对CaSnO3:Eu3+结构、粒度、形貌及发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、激光粒度仪,扫描电镜(SEM)及荧光分光光度计对样品进行了表征。结果表明:在制备过程中添加PEG没有改变样品的结构,很好地改善样品粒度以及形貌,荧光粉的相对发光强度也稍有增强。     

GdF_3∶Eu~(3+)纳米晶的VUV荧光性质

利用微乳液水热法制备出GdF3∶Eu3+纳米晶及纳米棒。用X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的结构、形态及粒径大小等进行了表征。室温下真空紫外(VUV)光谱及荧光光谱表明GdF3∶Eu3+纳米晶中的Gd3+离子吸收一个光子,并将能量分两步传递给Eu3+,发生了双光子发射。从各跃迁的积分强度和量子效率表达式可以得到材料在160 nm紫外光激发下的量子效率约为170%。     

中空球形CaWO_4∶Eu~(3+)荧光粉体的水热合成及发光性能

采用水热法制备了中空球形Eu3+掺杂CaWO4荧光粉体。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、荧光光谱(PL)等表征手段,研究了荧光粉的晶体结构及pH值对荧光粉体发光性能的影响。结果表明:当反应溶液的pH≥5时,所合成CaWO4∶Eu3+荧光粉体为结晶度较好、形貌均匀、粒径为4μm的中空球形结构。在395 nm激发下,Eu3+的特征发射峰位于591 nm和614 nm处,对应于5D0-7F1和5D0-7F2跃迁。pH=5时所合成粉体在614 nm处的红光发射强度最大。     

NaYF_4∶Eu~(3+)纳米粒子和六棱柱的水热控制合成与发光性质

以柠檬酸三钠为螯合剂,通过控制反应条件,利用水热法分别合成出立方相NaYF4:Eu3+球形纳米粒子和六角相NaYF4:Eu3+六角微米棱柱。利用X射线粉末衍射(XRD)、场扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收(FTIR),以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性能进行了分析。结果显示产物的晶格结构和柠檬酸分子的选择性吸附是晶体形貌可控的主要原因。在395nm光激发下,NaYF4:Eu3+样品显示出较强的橙色(588nm)和红色(614nm)发光,分别来自于Eu3+离子5D0→7F1和5D0→7F2的跃迁。从5D0→7F2与5D0→7F1跃迁的强度比可以推断在立方相纳米粒子的晶格中Eu3+离子更多地占据反演中心的格位。     

纳米GdPO_4∶Eu~(3+)的合成和光谱特性

采用EDTA二钠盐参加的共沉淀方法制备出纳米GdPO4∶Eu3+,利用X射线衍射,荧光光谱和电镜等测试手段对GdPO4∶Eu3+的相结构和发光性质进行了研究。XRD图谱结果表明700℃合成了纯的具有单斜晶系、独居石结构的纳米GdPO4∶Eu3+。根据Scherrer公式计算,700,800℃热处理后样品的一次颗粒度分别为18,40 nm左右。激发光谱和发射光谱的研究表明,电荷迁移态和Eu3+的特征发射峰的强度随GdPO4∶Eu3+纳米粒子的增大而增强。在较小的纳米粒子中,存在结构扭曲的现象,315 nm激发下的发射光谱研究表明,Gd3+和Eu3+具有较好的能量传递。     

LEDs用KSr_4(BO_3)_3∶Eu~(2+)荧光粉的发光性质

采用固相法合成了KSr4(BO3)3∶x Eu2+(KSB∶x Eu2+)荧光粉,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及光致发光光谱分别研究了样品的晶相、形貌及发光性质。XRD研究结果表明制备的样品为正交晶系的KSr4(BO3)3单相。当Eu2+的掺杂摩尔分数x为1.5%时,在激发光谱250~550 nm范围内观察到了两个宽带激发,可归属为Eu2+的4f7-4f65d1跃迁;在400 nm激发下,发射谱呈现出一个不对称的黄色发射带,峰值位于560 nm处,可归属于Eu2+的4f65d1-4f7跃迁。因在KSr4(BO3)3化合物中存在3个Sr格位,根据其光谱特征可推测发射谱中非对称的发射带来源于多个Eu2+发光中心。     

纳米晶ZrO_2∶Eu~(3+)的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Eu3+发光粉体。室温下观测到Eu3+离子的强特征发射,主发射分别在590, 604nm处。观测到Eu3+离子电荷迁移态,并与其他研究系统观测到的Eu3+离子电荷迁移态基本相同。比较了不同掺杂比例和不同煅烧温度对Eu3+离子特征发射的影响。其他条件相同掺杂比例不同时,当n(Eu3+ )∶n(Zr4+ )为6%样品发射相对最强。而当掺杂比例相同改变煅烧温度时, 600℃煅烧的样品发光较强。分析了Eu3+离子对ZrO2 晶相的稳定作用。铕掺杂的纳米晶二氧化锆样品,随着样品煅烧温度的升高,样品的晶相结构只发生了细微变化。而纯纳米晶二氧化锆在煅烧温度升高时晶相发生了明显的变化。说明Eu3+离子起到了稳定ZrO2 基质晶相的作用。研究发现二氧化锆掺铕样品有较高的浓度猝灭,发射较强且色纯度较好。     

草酸沉淀法制备细颗粒红色荧光粉Y_2O_3∶Eu~(3+)的发光特性

对草酸作为沉淀剂制备的细颗粒红色荧光粉Y2 O3 ∶Eu3 + 进行结构和发光特性研究 ,结果表明 :其一次粒径为 2 0～ 30nm ,团聚尺寸D50 =0 .5 3μm。该荧光粉最大激发峰位于 2 5 2 .2nm ,较微米级荧光粉 2 33nm红移了 19.2nm ;最大的发射峰位于 6 12nm ,与微米级的相比几乎没有差别。Eu3 + 离子的掺入构成了发光中心 ,其最佳掺杂的质量分数为 9% ,荧光粉发光的猝灭浓度由微米级的 6 %提高到 9%。由于纳米晶存在表面缺陷和悬挂键 ,其亮度约为微米晶的 70 %左右 ,随着团聚尺寸的增加、煅烧温度的提高和助熔剂的加入 ,荧光粉的发光强度增大。包膜能部分消除表面缺陷和悬挂键 ,提高发光亮度。荧光粉的色坐标为x =0 .6 4 79,y =0 .344 2。     

单分散球形CaWO_4∶Re~(3+)(Sm~(3+),Eu~(3+))红色荧光粉的制备及其发光性能

目前使用的白光LEDs荧光粉,主要是适于蓝光GaN芯片激发的黄、绿、红色稀土荧光粉。黄、绿光荧光粉技术已经相对完善,而发光良好、性能稳定的红色荧光粉比较少。因此,需要开发新型的蓝光激发型红色荧光粉。相对于传统的高温固相法制备荧光粉体,本文利用水热法在较低温度160℃成功制备出了发光性能良好的单分散球形钨酸钙红色发光材料CaWO4∶Sm~(3+)和CaWO_4∶Eu~(3+)。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、荧光光谱仪(PL)等表征手段,研究了所制备材料的晶体结构、表面形貌以及光学特性。讨论掺杂稀土离子浓度、反应时间等条件的改变对样品形貌以及发光性能的影响。结果显示,掺杂浓度不仅影响材料的形貌,还影响其发光强度。当Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂量分别为6%和4%时,CaWO_4∶Sm~(3+)和CaWO_4∶Eu~(3+)材料的发光性能最优。研究结果表明,Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂的CaWO_4材料可以作为荧光灯和蓝光芯片LED用荧光粉的备选材料。     

Sr_2ZnSi_2O_7∶Eu~(3+)的低温合成与发光性能

以介孔二氧化硅MCM-41为硅源,采用低温水热反应与后续煅烧相结合的方法合成Sr2-xZnSi2O7∶xEu3+红色荧光粉。实验结果表明,150℃水热处理16 h后的反应产物含Sr2ZnSi2O7相,经后续950℃煅烧3h得到Sr2ZnSi2O7纯相。在392 nm近紫外光的有效激发下,Sr2-xZnSi2O7∶xEu3+荧光粉显示Eu3+离子的特征跃迁发射,以615 nm的5D0→7F2跃迁发射峰为最强。适量Eu3+的掺杂对Sr2ZnSi2O7相结构几乎没有影响,当Eu3+离子的掺杂量x=0.10时,荧光粉发光强度最大。     

微米级NaYF_4∶Eu~(3+)的水热合成及其荧光性能研究

分别以EDTA-2Na和柠檬酸钠为辅助剂,采用温和的水热法合成了六方相Na YF4∶Eu3+荧光材料。利用XRD、SEM、荧光分光光度计和FT-IR对样品的结构、形貌和荧光进行了表征。在反应温度为140℃、反应时间为24 h的水热条件下,得到的样品均为纯六方相的Na YF4。以EDTA-2Na为络合剂合成的Na YF4∶Eu3+为20μm的微米级球形体,而以柠檬酸三钠为辅助剂合成的Na YF4∶Eu3+为长度约为1.8μm的六棱柱微晶棒。样品的尺寸分布均匀、分散性好。辅助剂在微晶体的形貌控制过程中起了很大作用。在395 nm光的激发下,Na YF4∶Eu3+发射出蓝白色光,微米级球形体的荧光强度明显强于微晶棒。     

新型绿色荧光粉BaLa_2ZnO_5∶Tb~(3+)的合成与发光性质

采用高温固相法合成了适合紫外-近紫外激发的BaLa2-xZnO5∶xTb3+绿色荧光粉,并对样品的晶格结构和发光性质进行了研究。结果表明:BaLn2ZnO5属于四方晶系,具有空间群I4/mcm,基本结构由LaO8、BaO10和ZnO4多面体组成。样品的激发光谱为4f75d1宽带吸收,激发峰位于241 nm和279 nm。用279 nm紫外光源激发样品,发射峰位于548 nm。在Tb3+掺杂量为x=0.3时发光强度最大。掺杂量x0.03时发生浓度猝灭现象。根据能量共振理论,BaLa2-xZnO5∶xTb3+荧光粉的浓度猝灭机理是电偶极-电偶极相互作用。     

Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球的可控合成及尺寸效应所影响的发光性质

采用均匀沉淀法,通过改变稀土离子与尿素的量比成功合成了粒径分别为80,55,40 nm的Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球样品。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和发光光谱对不同尺寸纳米球的晶体结构、微观形貌和发光性质做了分析,对Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球的生长过程进行了研究。根据Judd-Ofelt理论,利用Eu~(3+)的发射光谱和荧光衰减等数据,计算了5D0→7FJ能级的辐射跃迁速率和荧光分支比,计算得到Y_2O_3基质材料的折射率为1.80以及不同粒径样品的光学跃迁强度参数。最后分析了5D0能级荧光发射与温度之间的依赖关系,结果证明了荧光温度猝灭行为符合Crossover过程,并通过阿伦尼乌斯公式非线性拟合获得了激活能,粒径为80,55,40 nm的Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米球样品的活化能分别为0.201,0.193,0.200 eV。     

不同壳层厚度的LaF_3∶Eu~(3+)/LaF_3核壳结构纳米颗粒制备及发光性质

表面缺陷会使纳米材料的发光中心产生严重的猝灭,而适当厚度的同质包覆层会减少其猝灭。本文利用共沉淀法合成了LaF3∶Eu3+纳米颗粒和LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构纳米颗粒,研究了颗粒的晶体结构、形貌以及不同壳层厚度对发光性能的影响。研究发现:LaF3∶Eu3+核心和LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构均为六方结构。包覆同质壳层可以提高稀土离子的发光性能,包覆厚度的不同导致LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构的荧光强度与衰减时间均发生改变。其原因是未掺杂的LaF3壳层可以将发光中心Eu3+离子与LaF3∶Eu3+核心的表面隔离,进而减少表面对发光中心的猝灭,提高材料的发光性能。这种修饰作用与壳层厚度相关。     

碱土金属离子对红色长余辉材料Y_2O_2S∶Eu~(3+),M~(2+)(M=Mg,Ca,Sr,Ba),Ti~(4+)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。     

基于 Eu~(3 +)还原制备 Eu~(3 +)-Eu~(2 +)共存发光材料的研究进展

稀土Eu元素因其优良的光学特性常被作为激活离子广泛应用于无机发光材料中。激活离子的发光性质由自身的价态决定,同时受基质晶体结构影响。不同价态的Eu离子呈现不同的光学特性,当二者共存时有可能得到单一基质的白光。本文主要综述近几年Eu~(3+)-Eu~(2+)共存于铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐及硼酸盐基质中的荧光性能、Eu~(3+)的还原条件及还原机理。     

Nd~(3+):SrY_2O_4粉体的制备、结构与光谱性能研究

为探索新型激光晶体,采用固相法合成了(3 at.%)Nd~(3+):SrY_2O_4多晶,对其结构和发光性质进行了研究.对样品的X射线衍射谱进行Rietveld精修得到了样品的晶胞参数、原子位置等.在353 nm激发下,Nd~(3+):SrY_2O_4在可见波段的最强荧光峰位于419 nm,对应Nd3+的2D15/2→4I9/2跃迁.在824 nm激发下,Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁的荧光谱带宽约为90 nm,最强峰为1083 nm,荧光寿命为281.7μs.宽发射光谱和长的能级寿命表明,Nd~(3+):SrY_2O_4是一种很有希望的新波长激光二极管抽运超短脉冲激光材料.     

M′型LuTaO_4∶Eu~(3+)透明闪烁厚膜的制备及性能研究

X射线成像在生命科学和物质微结构分析等许多方面有着非常重要的应用,X射线成像仪器核心部件之一为X射线-可见光转换屏。透明闪烁薄膜是实现高空间分辨率X射线成像的一条有效途径。铕掺杂M′型LuTaO_4是一种性能优越的闪烁材料,其密度高达9.75g·cm~(-3),化学性质稳定,辐照硬度大,有望制备成透明薄膜型高空间分辨率X射线转换屏。以2-甲氧基乙醇为溶剂、PVP为胶粘剂,采用溶胶-凝胶法成功制备出M′型LuTaO_4∶Eu~(3+)透明闪烁厚膜,并对透射率、光致发光、X射线激发发射光谱和空间分辨率等一系列的薄膜性能进行表征。经过8次旋涂之后,膜层均匀、无裂纹,厚度为2.1μm,发光波段的透射率为70%以上,成像空间分辨率达到1.5μm。将厚膜作为X射线-可见光转换屏,成功对果蝇进行了X射线成像,其复眼结构清晰可见。此外,紫外和X射线激发下闪烁膜的发光特性研究表明,该厚膜具有优良的发光性能,已基本满足高分辨率X射线成像的要求,有望在显微X射线成像方面获得很好应用。