Na_4Ca_4Al_6Si_9O_(24)∶Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉合成及其能量传递研究（英文）

天然方柱石是一种典型的硅酸盐类的发光矿石,针对天然高发光效率方柱石的生成条件及化学成份,采用高温固相法在1 100℃弱还原气氛下合成了Na4Ca4Al6Si9O24(方柱石),并合成了一系列掺杂Ce3+,Tb3+的荧光粉,对其晶体结构做了讨论。通过分别对单掺Ce3+,Tb3+和共掺Ce3+,Tb3+样品发光性质的研究,发现共掺杂的样品其在545nm处由于Tb3+的5 D+4→7 F5跃迁发光强度远远大于单掺Tb3的样品。最后通过掺杂不同浓度Ce3+样品发光性质的研究,以及其荧光寿命和能量传递机理分析,结果表明随着Ce3+掺杂浓度的变化,样品的Tb3+的5 D7 4→F5跃迁(545nm)发光强度及寿命也随着变化,并发现Ce3+对Tb3+存在能量传递,且当Ce3+和Tb3+的质比为0.02∶0.03时能量传递效率最高。通过色坐标的测量,发现随着Ce3+浓度的改变,样品的发光可在绿色区域进行调节。因此,认为Na4Ca4Al6Si9O24∶Ce3+,Tb3+荧光粉有望成为新型白光LED荧光粉。     

ZnO∶Tb3+纳米晶的制备及发光性质研究

利用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）制备了不同浓度的ZnO∶Tb3+纳米晶，测量了样品的光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).在ZnO宽的可见发射背景上，观察到样品在485 nm、544 nm、584 nm和620 nm附近出现了稀土Tb3+的特征发射.给出了ZnO∶Tb3+纳米晶光致发光的峰值强度随掺Tb3+浓度的变化关系，分析了稀土Tb3+的激发态5D4→7F6、5D4→7F5和5D4→7F4的发射机制，证实了稀土Tb3+的特征发射来源于稀土离子内部4f电子的f-f跃迁和ZnO基质与稀土Tb3+离子之间能量传递.     

LaF_3∶Tb~(3+),Ce~(3+)纳米晶的水热合成和荧光特性

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助水热法制备了LaF3∶Tb3+,Ce3+纳米晶,研究了pH,Ce3+/Tb3+和反应时间对样品荧光性能的影响。XRD分析表明,样品的主衍射峰与标准卡片(JCPDS 32-0483)的衍射峰相似,属于六方相晶系,其主衍射峰随掺杂稀土离子浓度增大略有偏移,说明掺杂稀土离子与基质晶格中的La3+发生部分的同晶取代。电镜结果显示,样品颗粒是平均晶粒尺寸在20~50nm内且结晶度高的纳米晶体。在样品的激发光谱中,较强的激发峰位于250nm,归属于铈离子能级的4f→5d跃迁。在250nm光激发下,样品均在490nm有较弱的蓝光发射(电偶极跃迁5 D4→7 F6)和543nm有较强的绿光发射(磁偶极跃迁5 D4→7 F5)。随着Ce3+/Tb3+的摩尔比值增大,其荧光强度先增强后减弱,在nCe3+/nTb3+=4时样品的绿光发射最强。溶液pH能影响LaF3∶Tb3+,Ce3+纳米晶的色纯度和发光强度,其中pH为9时样品的绿色纯度最好,而pH为7时其绿光发射最强。增加水热反应时间有助于提高样品的色纯度和增强绿光发射。     

LaCeF_3:Tb微晶的合成及光谱性质研究

采用微乳液法、油酸辅助溶剂热法、超声波辅助溶剂热法分别合成了LaCeF_3∶Tb微晶。使用超声波辅助溶剂热法合成LaCeF_3∶Tb微晶鲜有报道。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)等方法对样品的晶相、形貌和发光性能进行了表征。XRD结果表明产物结晶良好,微晶与标准卡片PDF#38-0452(六方相LaCeF_3)对应;SEM图像显示产物形貌、尺寸均一;在250nm光的激发下,纳米粒子发出强绿色光,主要发射峰分别归属于Tb~(3+)的5 D4→7 F_6(489nm),~5D_4→~7F_5(543nm),~5D_4→~7F_4(585nm)和~5D_4→~7F_3(621nm)跃迁。通过对LaCeF_3和LaCeF_3∶Tb光谱的研究证明了Ce→Tb能量传递的存在。计算了Tb在不同方法合成的LaCeF_3微晶中的临界掺杂浓度。     

SrZn(WO_4)_2∶Tb~(3+),Ce~(3+)绿色荧光粉的制备及发光性能研究

通过化学共沉淀法制备了适合近紫外激发的SrZn1-x(WO4)2∶xTb3+∶yCe3+系列绿色荧光粉。利用X射线衍射(XRD)分析了不同掺杂比例对样品物相的影响。采用荧光光谱(PL)对样品的激发光谱和发射光谱进行了表征。分别讨论了稀土Tb3+单掺及Ce3+和Tb3+共掺对样品发光性能的影响。XRD分析表明:样品的主衍射峰与标准卡片(JCPDS 08-0490和JCPDS 15-0774)的衍射峰基本一致,说明单掺和共掺稀土离子均未改变基质晶格结构。在样品的激发光谱中,223nm为主激发峰,属于Tb3+的7F—7 D自旋允许跃迁。在223nm的紫外光激发下,样品发射光谱主发射峰位置在543nm,归属于Tb3+的5 D4→7 F5跃迁。当Ce3+和Tb3+共掺时,峰型和位置变化不大,Ce3+和Tb3+掺杂摩尔分数比为0.02∶0.06时,发光强度得到很大提高,说明Ce3+和Tb3+之间存在着能量传递。     

水热法制备LaF3:Ce,Tb纳米荧光粉及发光性质研究

利用水热法制备了LaF3∶Ce,Tb纳米荧光粉,分别用XRD,TEM和发光光谱等测试手段对粉末的物相、形貌、发光性质进行了研究.XRD和TEM结果表明:所得的纳米荧光粉粒度均匀、结晶完好,呈规则的六边形形状,颗粒平均尺寸为30 nm,掺人Ce3 和Tb3 ,杂质后晶格结构没有变化.发光光谱的测试表明:Ce3 呈现其宽带发射;Tb3 呈现其特征绿色发射,最强峰位于544 nm处.Ce3 的掺入有效敏化了Tb3 的发光,通过进一步光谱分析证实了在LaF3∶Ce,Tb体系中存在Ce3 →Tb3 的能量传递过程.当Ce3 和Tb3 掺杂摩尔浓度分别为35 mol%和5 mol%时具有最强荧光发射.制备的样品无需煅烧即可获得比体相材料高2倍的荧光,也高于优化条件下煅烧样品的荧光.     

新型Sr_3Y(PO_4)_3∶Ce~(3+),Tb~(3+)绿光荧光粉的制备与发光机理的研究

采用传统的高温固相法合成了一种新型的绿色荧光粉Sr3Y(PO4)3∶Ce3+,Tb3+,利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对该材料的晶体结构和光学性能进行表征。结果分析表明,制得样品的XRD图谱不含Sr3Y(PO4)3以外的杂峰,稀土掺杂并未改变基质的晶体结构,得到的样品为纯相的磷酸钇锶。从本文实验中明显观察到Sr3Y(PO4)3∶Tb3+的激发光谱和Ce3+的发射光谱在320~390nm有重叠,表明在Sr3Y(PO4)3基质中可存在从Ce3+到Tb3+的能量传递。在紫外光(315nm)激发下该荧光粉发射出了Ce3+的蓝光(320~420nm)和Tb3+的黄绿光(480~500nm)和(530~560nm),当Ce3+的浓度为7%,Tb3+的浓度由1%增大到50%时,通过Ce3+的4f→5d电子跃迁将能量传递到Tb3+,然后发生5 D4→7 Fj电子跃迁,该荧光粉发射光谱可由蓝光逐渐调节为黄绿光。本文绘制了Ce3+,Tb3+的能级和Sr3Y(PO4)3∶Ce3+,Tb3+荧光粉中的能量转移过程示意图,并详细阐述了由Ce3+到Tb3+的能量传递过程。通过对比Ce3+和Tb3+的发光强度以及由Ce3+到Tb3+能量转移效率的相对变化,可以得出,随着掺入的Tb3+浓度不断增加,Tb3+的发射强度(5 D4→7 Fj)和能量转移效率(Ce3+到Tb3+)也在增大,而Ce3+的发射强度却有了明显的下降。当Tb3+的浓度为50%时能量转移效率可高达80%。通过CIE色度图也可以看出,当Tb3+浓度不断增大,样品的色坐标从图中的蓝色区域移动到绿色区域。所以在紫外光激发下,Ce3+和Tb3+共掺Sr3Y(PO4)3可作为一种绿光荧光粉应用在白光LED或LCD背光源上。     

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl2Si2O8∶Tb3+,Ce3+的发光性质与能量传递

采用高温固相法制备了BaAl2Si2O8∶Tb3+,Ce3+系列的荧光材料,讨论了Tb3+,Ce3+单掺及Tb3+,Ce3+共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce3+与Tb3+之间的能量传递过程.通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试.结果表明,Tb3+,Ce3+的掺杂没有改变BaAl2Si2O8晶体的结构.BaAl2Si2O8∶Tb3+发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621 nm对应于Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)特征发射.Ce3+的掺入没有改变BaAl2Si2O8∶Tb3+发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性.发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce3+的敏化作用,还与Ce3+和Tb3+之间存在能量传递有密切关系.通过猝灭法计算了,Ce3+与Tb3+之间的能量传递的临界距离为15.345 nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的.通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%.     

水热法制备LaF_3∶Ce,Tb纳米荧光粉及发光性质研究

利用水热法制备了LaF3∶Ce,Tb纳米荧光粉,分别用XRD,TEM和发光光谱等测试手段对粉末的物相、形貌、发光性质进行了研究。XRD和TEM结果表明所得的纳米荧光粉粒度均匀、结晶完好,呈规则的六边形形状,颗粒平均尺寸为30nm,掺入Ce3 和Tb3 ,杂质后晶格结构没有变化。发光光谱的测试表明Ce3 呈现其宽带发射;Tb3 呈现其特征绿色发射,最强峰位于544nm处。Ce3 的掺入有效敏化了Tb3 的发光,通过进一步光谱分析证实了在LaF3∶Ce,Tb体系中存在Ce3 →Tb3 的能量传递过程。当Ce3 和Tb3 掺杂摩尔浓度分别为35mol%和5mol%时具有最强荧光发射。制备的样品无需煅烧即可获得比体相材料高2倍的荧光,也高于优化条件下煅烧样品的荧光。     

基于Ce4+/Ce3+转换的氧化还原荧光开关

通过简便的水热合成的方法,以稀土硝酸盐和三聚磷酸钠为原料,CePO4∶Tb3荧光纳米晶被成功制备.该纳米晶具有良好的稳定性和分散性.利用氧化还原反应诱导实现Ce4+/Ce3+之间的转换,能够有效地控制CePO4∶Tb3+荧光纳米晶的荧光“开”或“关”.在此文中,Fe3+作为氧化剂、抗坏血酸作为还原剂实现Ce4+/Ce3...     

Ce3+,Tb3+氟化物磷光体的发光性质比较

采用溶液反应和固相反应分别合成了Ｋ３ＡｌＦ６基质化合物及ＫＢＦ４：Ｃｅ,Ｔｂ和Ｋ３ＡｌＦ６：Ｃｅ,Ｔｂ等磷光体,研究了它们的光谱特性,并与ＫＡｌＦ４：Ｃｅ,Ｔｂ、ＣａＦ２：Ｔｂ和ＡｌＦ３：Ｃｅ,Ｔｂ等磷光体的发光特性进行了比较。结果发现,ＣａＦ２：Ｃｅ,Ｔｂ、ＡｌＦ３：Ｃｅ,Ｔｂ、ＫＢＦ４：Ｃｅ,Ｔｂ和Ｋ３ＡｌＦ６：Ｃｅ,Ｔｂ等磷光体中Ｃｅ＾３＋对Ｔｂ＾３＋的能量传递不能有效进行,有时Ｔｂ＾３＋起     

(La,Ce,Tb)BO3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO₃绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO₃的晶体结构和LaBO₃相同,Ce³⁺、Tb³⁺的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5 μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO₃的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO₃的发射和激发光谱中除了有Tb³⁺的特征发射和激发峰外,还有Ce³⁺的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO₃发射光谱和(La,Tb)BO₃的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO₃的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO₄进行比较,两者的发射主峰都在541 nm处, (La,Ce,Tb)BO₃在489 nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO₃的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO₄的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO₃是一种很有应用前景的绿色发光粉。     

CaS:Ce,Tb中Tb3+到Ce3+的能量传递

本文通过发射光谱、激发光谱和发光的衰减特性,研究了三价稀土离子Ce3+和Tb3+在CaS基质中的相互作用。实验结果表明,在CaS中Tb3+敏化了Ce3+的发光,监测Ce3+的发光(505nm),在激发光谱中出现Tb3+中心特征辐射的激发带。而且在CaS:Ce、Tb中,Ce3+中心的发光衰减变慢,衰减后期的慢成份正是反映了能量施主Tb3+的衰减特性,证明在CaS:Ce、Tb中存在着Tb3+到Ce3+的能量传递。     

LaOBr:Ce3+,Tb3+中Ce3+与Tb3+间能量传递

本文利用毫微秒技术在ns秒量级测量了不同浓度组分的LaOBr:Ce3+,Tb3+中Ce3+发射带的衰减常数τCe值和时间分辨光谱,确立了Ce3到Tb3+能量传递过程模型,建立了动力学方程和导出能量传递的计算公式。据此计算出Ce3+到Tb3+的能量传递几率和效率,得出Ce3+,Tb3+的最佳浓度。     

掺铈、钆、铽的三磷酸镧的合成及其光谱

本文首次采用溶液沉淀法合成了一系列LaP3O9:Ce、Gd、Tb磷光体.经X射线结构分析表明、它们是较纯的LaP3O9相,系环状结构,属于正交晶系,其晶胞参数为a=11.19(Å),b=8.54(Å),c=7.28(Å).测定了这些化合物的激发和发射光谱、相对亮度及Ce3+的荧光寿命,观察到在此基质中Ce3+与Gd3+光谱重叠,它们之间存在着一定的相互作用,Ce3+能有效地敏化Tb3+,从而大大地增强Tb3+的发射,LaP3O9:Ce、Tb可能成为一种新的高效绿色发光材料.在Ce-Tb共掺的体系中加入少量Gd却使发光亮度稍有下降,这可能是由于Gd3+的竞争吸收和独立发射所致.从Ce3+的荧光寿命变化可知,Ce3+对Gd3+的能量传递较弱,而Ce3+对Tb3+则很有效.     

LiSrPO_4:Tb~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用高温固相法合成了LiSrPO4:Tb3+发光材料,测定了荧光粉的激发光谱和发射光谱,该荧光粉的激发主峰位于330～390nm,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED管芯相匹配。在紫外激发下的发射峰由位于490nm(5D4-7F6)、545nm(5D4-7F5)、585nm(5D4-7F4)、622nm(5D4-7F3)的四组线状峰构成,对应Tb3+的特征跃迁,其中545nm处最强,呈现绿色发光。考察了掺杂离子浓度对样品发光效率的影响,Tb3+的最佳掺杂摩尔分数为9%,分析了其自身浓度猝灭机理,探讨了敏化剂Ce3+离子的加入对荧光粉发光强度的影响。LiSrPO4:Tb3+是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。     

Ln(BO_3,PO_4)[Ln=La,Y]基质中Ce~(3+)、Tb~(3+)、Gd~(3+)的光谱

研究了硼磷酸镧和硼磷酸钇基质中Ce3 +、Tb3+、Gd3+的发射光谱和激发光谱。结果表明 :La(BO3,PO4 ) :Ce ,Tb体系中加入钆后 ,Ce3+的发射降低 ,Tb3+的发射增强 ;Y(BO3,PO4 ) :Ce ,Tb体系中加入钆后 ,Ce3+和Tb3 +的发射均增强 ,且前者增加的幅度高于后者。因此在La(BO3,PO4 ) :Ce ,Tb ,Gd体系中Gd3+离子起着能量传递中间体和敏化剂的作用 ;在Y(BO3,PO4 ) :Ce,Tb ,Gd体系中Gd3 +离子只起敏化剂作用 ,并且阻碍Ce3+→Tb3+的能量传递。与Y(BO3,PO4 ) :Ce,Tb ,Gd相比 ,La(BO3,PO4 ) :Ce,Tb ,Gd对紫外吸收强 ,2 5 4nm激发下发出的光绿色纯度高 ,强度大 ,更适合做荧光灯中的绿粉     

Tb~(3+)和Ce~(3+)在Sr_7Zr(PO_4)_6基质中能量传递及发光特性研究

用高温固相法制备了Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)、Sr_7Zr(PO_4)_6∶Ce~(3+)及Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+),Ce~(3+)一系列荧光粉,并通过X射线衍射仪及荧光光谱仪分析了其结构和发光性质。结果表明,Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)呈现特征绿色发射,最强发射峰位于543 nm,属于Tb~(3+)的5D4→7F5跃迁,激发峰位于226 nm处,但激发带较窄。为拓宽其激发带的宽度,在Sr_7Zr(PO_4)_6∶Tb~(3+)中掺入了Ce~(3+),观察到掺入Ce~(3+)后激发带变宽,且在Ce~(3+)的激发波长处激发得到了Tb~(3+)的发射,表明存在Ce~(3+)到Tb~(3+)的能量传递。     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。