白光LED用Ca_2SiO_4:Ce~(3+)/Eu~(2+)荧光粉的合成及发光特性

采用高温固相法合成了蓝色Ca_2SiO_4:Ce~(3+)以及蓝绿双色Ca_2SiO_4:Ce~(3+),Eu~(2+)荧光粉,通过粉末X射线衍射(XRD)和荧光光谱对其结构和光学性能进行了研究。确定了Ce~(3+)离子的最佳掺杂浓度、浓度猝灭机制、格位分布及热稳定性,并探讨了Ce~(3+)→Eu~(2+)的能量传递过程和能量传递效率。结果表明,此荧光粉在近紫外波段有强的宽带吸收,可以被InGaN芯片产生的紫外光有效激发;其发光颜色可以从蓝(429nm)到绿(505 nm)实现可调,作为蓝色和绿色荧光粉用于白光LED器件中。     

钡取代锶对Sr_3Al_(0.6)Si_(0.4)O_(4.4)F_(0.6):Ce~(3+)荧光粉的发光性能影响

采用高温固相法合成Ba取代Sr_3Al_(0.6)Si_(0.4)O_(4.4)F_(0.6):Ce~(3+)中Sr的氟氧铝硅酸锶钡(Sr_(3-x)Ba_xAl_(0.6)Si_(0.4)O_(4.4)F_(0.6):Ce~(3+))荧光粉。指出Ba/Sr固溶极限为x=0.9。由于Sr_3Al_(0.6)Si_(0.4)O_(4.4)F_(0.6):Ce~(3+)中Sr具有十配位Sr(1)和八配位的Sr(2),所以激活剂离子Ce~(3+)也具有两个不同的占位,通过Ce~(3+)的光谱结果,指出是由于Ba的掺入诱导Ce(1)~(3+)发光中心增加,减少了Ce(2)~(3+)发光中心,从而出现随着Ba/Sr比增加,粉样在400 nm激发下发光强度减小,而在460 nm激发下发光强度增强的现象。因此Sr_(3-x)Ba_xAl_(0.6)Si_(0.4)O_(4.4)F_(0.6):Ce~(3+)荧光粉是一款潜在的适合近蓝光激发的白光LED用荧光粉。     

高荧光性纳米球状α-NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)的水热合成

以酒石酸钾钠(C_4O_6H_4KNa)为原料和辅助剂,采用水热法合成了高荧光性能的立方相(α-)NaYF_4∶Ce/Tb~(3+)荧光材料。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、荧光分光光度计(FL)和傅立叶红外光谱(FTIR)对样品的结构和荧光性能进行了分析。结果表明:随着酒石酸钾钠添加量的增加,样品的物相由混合相[立方相(α-)和六方相(β-)]转变为纯立方相(α-)NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+),又转变为混合相(α+β),继而再转变为纯六方相(β-)NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+);SEM显示合成的混合相(α+β)NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)为六棱状微米柱和纳米球,而纯α-NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)为100nm左右纳米球微粒,酒石酸钾钠对形貌的形成起着一定的控制作用。所合成的NaYF_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)最强发射峰位于543nm,来源于Tb~(3+)的5D4-7F5的电子跃迁对应特征绿色发光;添加1.2g酒石酸钾钠,180℃下水热反应24h得到的纯α-NaYF_4∶5%Ce~(3+)/5%Tb~(3+)荧光性能最强。     

磷灰石结构荧光粉Ba10(PO4)6F2:Ce3+,Tb3+的合成、发光和能量传递

采用高温固相法合成了系列Ce~(3+)和Ce~(3+)/Tb~(3+)激活的具有磷灰石结构荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激发和发射(PLE和PL)光谱对样品进行了表征分析。研究结果表明:所合成的荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)具有氟磷灰石结构,样品微观呈现不规则形貌。荧光粉Ba10-x(PO4)6F2∶x Ce~(3+)的相对发射强度随着x增加而增强,当x=0.09时,荧光强度达到最大。荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的激发光谱为240～330 nm的宽带,发射光谱呈现出Ce~(3+)的5d→4f跃迁紫外光(335和358 nm)发射和Tb~(3+)的4f→4f跃迁绿光(542 nm)发射。光谱特性表明,发光过程中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)能量传递,能量传递效率可以达到60%。计算Ce~(3+)和Tb~(3+)的临界距离为0.79 nm,能量传递机理是偶极-偶极交互作用。此外,详细论述了Ce~(3+)和Tb~(3+)之间的能量传递和发光的过程。通过调节Tb~(3+)的掺杂浓度,对荧光粉发光色坐标与Tb~(3+)的掺杂浓度之间的关系也进行了研究,随着Tb~(3+)的掺杂量从0增加0.52,荧光粉Ba_(10)(PO_4)_6F_2∶Ce~(3+),Tb~(3+)的发射光谱色坐标可以从(0.149 4,0.045 1)蓝色区变化到(0.280 1,0.585 3)绿色区。     

稀土掺杂Lu3Al5O12荧光粉的发光特性及能量传递

采用高温固相法制备了Ce、Sm共掺Lu_3Al_5O_(12)荧光粉。通过X射线衍射分析、荧光光谱分析研究了样品的结构、发光特性,并通过理论计算研究了能量传递效率、能量传递的临界距离以及能量传递方式。X射线衍射分析表明所制备的荧光粉具有单一的石榴石结构;荧光光谱分析表明,在464 nm蓝光激发下,Sm~(3+)的引入可增加Lu_3Al_5O_(12)∶Ce,Sm发射光谱中红光成分,并且随着Sm~(3+)浓度的增加,Ce~(3+)发光强度逐渐减弱。计算出Ce~(3+)、Sm~(3+)之间的能量传递效率高达77.42%,确定了Ce~(3+)、Sm~(3+)之间的能量传递机制为偶极-偶极相互作用。     

煅烧气氛对LuGd_2Ga_3Al_2O_(12):Ce~(3+)荧光粉的发光性质影响

在O_2, 2%H_2+98%Ar气氛下,通过高温固相法制备了LuGd_2Ga_3Al_2O_(12):0.5%Ce~(3+)(原子分数)荧光粉试样。利用荧光光谱、荧光衰减曲线和热释光谱研究了气氛对试样发光性质的影响。结果表明:O_2气氛下煅烧有助于抑制氧空位的生成,缩短荧光寿命,而还原气氛下煅烧及热处理有利于Ce~(4+)还原成Ce~(3+)离子,并相应生成氧空位;还原性气氛较氧化性气氛下煅烧所得的试样发光强度更强、荧光寿命也更长,并出现了明显的余辉现象。     

LuAG:Ce荧光粉的熔盐法制备及其发光性能研究

以NaNO_3, KNO_3和Na_2CO_3混合物为熔盐体系,采用熔盐法(MSS)在1500℃成功合成了绿色发光Lu_(3-x)Ce_xAl_5O_(12)(x=0.03～0.15)荧光粉,合成温度比传统的高温固相法低约300℃。利用荧光光谱仪研究了其发光性能,激发光谱中出现了两个激发主峰,分别位于350和453 nm,而发射峰位于543 nm处。Ce~(3+)的最优掺杂浓度为x=0.12,浓度猝灭方式为电偶极-电偶极相互作用。利用扫描电镜,观察了合成的荧光粉的形貌,并分析了其粒径分布。荧光粉的颗粒尺寸为亚微米到微米级,在0.16～1.35μm之间,平均粒径为0.54μm,颗粒近似球形且无聚集。此外,也探究了其热稳定性,发现该荧光粉热稳定性良好,计算的热猝灭活化能ΔE为0.1589 eV。随着Ce~(3+)浓度的增加,荧光粉的色坐标从浅绿色向黄绿色偏移。研究结果表明,熔盐法相比传统的高温固相法在制备的温度、荧光粉形貌等方面具有明显的优势,有望成为荧光粉制备的一种经济可行的方法。     

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。     

助熔剂NaF对YAG∶Ce荧光粉结构及发光性能影响

利用化学共沉淀法,研究氟化钠助熔剂对YAG:Ce荧光粉结构及发光性能影响.采用XRD分析不同含量氟化钠助熔剂的YAG晶相形成过程,通过SEM和荧光光谱研究氟化钠助熔剂对其发光和形貌影响规律.结果表明,含氟化钠助熔剂的YAG:Ce荧光粉,合成温度可降低300℃,且不影响YAG晶相形成;随氟化钠添加量增加,荧光粉结晶度增加,发光强度增强;NaF添加量6%为最佳,其颗粒表面呈规则类球状,粒径1μm左右,分布较均匀,氟化钠在荧光粉晶相形成过程中除具有助熔剂作用外,Na+还具有电荷补偿的作用;探讨氟化钠引起荧光粉光致发光峰蓝移的机理.     

Y_2O_2S:Eu~(3+)空心微球的制备与性能

以单分散的碳球为硬模板,采用均匀共沉淀法合成了Y_2O_2S:Eu~(3+)心微球.通过XRD、SEM、TEM、荧光光谱对其进行表征.X射线衍射测试表明所制备的Y_2O_2S:Eu~(3+)空心微球为单相,六方晶.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测试表明所制备的Y_2O_2S:Eu~(3+)空心微球粒径小,分布均匀.激发和发射光谱测试表明Eu~(3+)离子能有效地掺入硫氧化钇基质中,并具有良好的发光性能.     

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。     

CuMnCeLa-O/γ-Al2O3催化剂助燃脱硝性能研究

采用等体积浸渍法制备了Cu Mn-O/γ-Al_2O_3、Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3和Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂.用XRD、BET、SEM、XPS和H_2-TPR技术对其物相和表面性质进行了表征.在连续固定床微反装置上评价了催化剂的CO+O_2和CO+NO反应性能.结果表明,催化剂样品中观测不到Cu O、Mn O_x、Ce O_2和La_2O_3的XRD晶相峰,活性组分在γ-Al_2O_3载体表面呈高度分散状态.Ce、La的引入对催化剂的比表面积、孔容和孔径分布影响不大.SEM谱图中未观测到活性组分的形貌,金属氧化物在载体表面均匀分布.Ce~(3+)!Ce~(4+)之间的可变价转换,引起Cu Mn Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂表相Cu O中具有非完整结构的[Cu~(2+)_(1-x)Cu_x~+][O_(1-2)1_x□1_(2x)]增多,Cu~+/Cu~(2+)比例增大,表相氧空位增多,H_2-TPR还原峰温度向低温区偏移.Ce~(4+)、La~(3+)之间不平衡电荷以及共生过程中Cu-Mn-Ce-La-O之间的强相互作用,加大了Cu O和Mn O_x结构的不完整性,导致Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂样品表相产生更多的Cu~+、Mn~(2+)、Mn~(3+)和氧空位,相应的H_2-TPR还原峰温度进一步向低温区偏移.催化氧化CO和CO催化还原NO实验结果表明,在反应空速20 000 h~(-1),350℃反应温度下,Cu Mn Ce La-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化还原NO反应的CO转化率达到88.2%,NO转化率达到了96.1%,表现出了较好的氧化还原活性.     

高温固相合成Gd_2O_2S∶Tb~(3+)微米亚微米晶及其发光性能研究

通过高温固相法合成Gd_2O_2S∶Tb~(3+)微米亚微米晶,研究了不同反应条件对晶体生长及其荧光发光性能的影响。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光光谱(PL)对Gd2O2S∶Tb~(3+)粉末进行表征。结果表明:反应时间、温度及Tb掺杂量对产物的荧光发光强度有显著影响,当Tb~(3+)掺杂量为7%时,在900℃下反应4h的样品荧光强度最佳。实验合成的Gd_2O_2S∶Tb~(3+)粉末具有优越的发光性能,用254nm光激发时,在λ=543nm处有一对应于Tb~(3+)(5D4→7F5)跃迁的强发射峰。     

NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)红色荧光粉制备及发光性能的研究

实验通过传统的高温固相合成法合成了一系列的NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)红色荧光粉。NaSr_(3.98)B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉具有立方相晶体结构,空间群为Ia-3d,其结构内拥有两个不同配位的发光中心分别为八配位和六配位。NaSr_(3.98)B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉的激发光谱可以与近紫外LED芯片很好地符合,由于Eu~(2+)离子的4f65d1→4f7能级跃迁,使得NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉表现出发光中心位于610 nm附近的红色宽带发射,半高宽约为110 nm。NaSr_(3.99)B_3O_(8.1)N_(0.6):0.02Eu~(2+)荧光粉的最佳掺N浓度为x=0.8,其寿命在两个不同的发光中心的平均衰减时间分别为603和510 ns。在y=0.02时,NaSr_(4-y)B_3O_(8.1)N_(0.6):yEu~(2+)荧光粉的发射光谱发生了浓度猝灭现象,计算得到其激活剂离子间的临界距离为2.712 nm,导致浓度猝灭的激活剂离子之间的相互作用的方式为偶极子-偶极子。以上结果表明,NaSr_4B_3O_((9-3x/2))N_x:Eu~(2+)荧光粉有望成为白光LED的光色转换材料。     

高温固相法合成Ce~(3+), Dy~(3+)掺杂的YGa_3(BO_3)_4及其荧光性质

通过高温固相法制备了Ce~(3+)单掺以及Ce~(3+), Dy~(3+)共掺杂YGa_3(BO_3)_4系列荧光粉。通过分析X射线衍射数据,该系列荧光粉的晶胞参数随掺杂离子的浓度增加线性变化,且衍射数据未观察到杂质衍射峰,进而确认稀土离子掺杂成功且样品均为纯相。在YGa_3(BO_3)_4基质中, Ce~(3+)掺入后在紫外和近紫外区有很强的宽带吸收,其荧光发射波长也位于近紫外区,因此可作为敏化剂来增强Dy~(3+)在该基质中的白光发射。通过对Ce~(3+), Dy~(3+)共掺杂荧光粉的光谱研究,确认了Ce~(3+)→Dy~(3+)存在有效的能量传递,传递机制以四级-四级相互作用为主。Y_(0.79)Ce_(0.10)Dy_(0.11)Ga_3(BO_3)_4中传递效率达到61.58%, Ce~(3+)的敏化使得Dy~(3+)的发光大幅增强。在273 nm激发下, Y_(0.89)Ce_(0.1)Dy_(0.01)Ga_3(BO_3)_4发射光谱的色坐标为(0.3268,0.3438),色温为5749 K,接近标准白光色坐标。     

LaP3O9：Ce,Tb磷光体的合成与光谱特性

Ce~(3+)离子有宽而强的4f-5d吸收带,能有效地吸收能量,并形成强的宽带发射。Ce~(3+)的5d-4f跃迁是允许的电偶极子跃迁,其5d态的寿命非常短。为此Ce~(3+)可将能量有效地传递给其它离子,而成为良好的敏化剂。通常Ce~(3+)对Tb~(3+)的敏化十分有效,已有许多Ce~(3+)敏化Tb~(3+)的绿色发光材料。稀土磷酸盐是发光和激光材料的良好基质,LaPO_4:Ce,Tb已用作灯用三基色荧光粉,对不同类型稀土磷酸盐中Ce~(3+)、Tb~(3+)的发光已有不少报道,为探索新的高效     

高掺杂Ce,Gd(Y_(3-x-y)Ce_xGd_y)Al_5O_(12)荧光粉的发光下降及温度猝灭特性

采用高温固相法分别合成了不同Ce浓度掺杂的和固定Ce浓度为0.06不同Gd浓度掺杂的Y3Al5O12(YAG)系列荧光粉,通过测量其激发、发射光谱、漫反射光谱、荧光寿命和变温发射光谱,研究了掺杂元素的浓度对荧光粉发光性能的影响以及荧光粉发光的温度猝灭性质。研究结果表明:荧光粉发光强度随着Ce3+掺杂浓度和Gd3+掺杂浓度的提高均呈下降趋势。分析发现,荧光粉发光强度下降并非主要由浓度猝灭所引起,而是由于高浓度掺杂下发生YAG基质与Ce3+对激发光的竞争吸收,导致Ce3+对激发光的吸收量减少,从而影响发光强度。温度实验表明,随着温度的升高,荧光粉发光强度下降。Ce含量的改变对YAG:Ce荧光粉的热猝灭性质影响较小,Gd的掺杂使荧光粉的发射波长向长波方向移动,同时热猝灭现象严重。     

高光效高热稳定性蓝色荧光粉Ca2-ySrySiO4:Ce3+,Li+的组成筛选和发光机理

采用高温固相法合成了一系列Ca_(2-x-y)Sr_(y-x)SiO_4∶x Ce~(3+),x Li~+蓝色固溶体荧光粉。XRD结果表明,所合成的固溶体荧光粉均为单一物相。随着Sr~(2+)成分的增加,Ca_(2-y)Sr_y SiO_4物相从单斜晶系β-Ca_2SiO_4向正交晶系α′-Ca_2SiO_4转变,发射光谱逐渐红移。组成为Ca_(1.75)Sr_(0.25)SiO_4时,荧光粉的发射波长最长(454 nm),Stokes位移最大。基质为Ca_(1.1)Sr_(0.9)SiO_4的晶体结构可诱导掺杂离子Ce~(3+)取代SrO_(10)格位、Li~+取代CaO8格位。优化的荧光粉Ca_(1.05)Sr_(0.85)SiO_4∶0.05Ce~(3+),0.05Li~+(CS_(0.85)SO∶CeLi)在375 nm紫外光激发下,发射445 nm的蓝光,内量子效率(IQE)达到91.18%,200℃时发射强度保持室温发光强度的98.70%。根据晶体结构、晶体场分裂和掺杂离子质心位移等理论,讨论了CS_(0.85)SO∶CeLi综合发光效应最佳的内在原因。     

BaWO_4:Sm~(3+)红色荧光粉的微波合成及发光性能研究

以WO_3和BaCO_3为原料,采用微波法成功合成出白光LED用类球形BaWO_4基质粉体,制备了Sm~(3+)掺杂的BaWO_4红色荧光材料。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和荧光光谱(PL)等测试手段对BaWO_4:Sm~(3+)荧光粉的物相、微观形貌和发光性能进行表征。结果表明:微波功率700 W,反应15 min, MnO_2为微波吸收剂时合成出类球形BaWO_4:Sm~(3+)粉体。BaWO_4:Sm~(3+)荧光粉激发峰位于405和480 nm,样品可被UV-LED及蓝光激发产生位于650 nm的红光发射。经Li~+电荷补偿后BaWO_4:Sm~(3+)荧光粉的发射峰强度明显增强。BaWO_4:Sm~(3+)是一种潜在的近紫外及蓝光激发白光发光二极管用红色荧光粉。     

Eu~(3+)掺杂Gd_4Zr_3O_(12)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Eu~(3+)掺杂的Gd_4Zr_3O_(12)纳米红色荧光粉,采用XRD,TEM和荧光光谱仪对样品的结构、形貌和发光性能进行了表征,研究了Eu~(3+)离子掺杂浓度对材料发光性能的影响。结果表明:所得到的样品主晶相为Gd_4Zr_3O_(12)。样品具有规则的几何外形,但存在一定的团聚现象。材料的主发射波长位于612 nm,在所研究的浓度范围内(1%~20%(原子分数)),材料的发射峰强度随着浓度的变化规律与激发波长有关,但没有观察到明显浓度猝灭现象,说明Eu~(3+)离子在材料能够实现较高浓度掺杂,是一种具有潜在应用价值的LED用红色荧光粉。