Na2CaSiO4∶RE3+(RE=Ce3+,Tb3+,Eu3+) 的制备及发光特性

采用高温固相法,合成了三价稀土离子(RE³⁺=Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺)掺杂的Na₂CaSiO₄(NCS)系列样品,并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明,Ce³⁺、Tb³⁺ 和Eu³⁺掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下,均呈现其特征发射,随着掺杂浓度的提高,发射强度逐渐增大。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12,相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34),分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量,发射强度降低。     

荧光粉MPO4：Eu3+,Bi3+/Tb3+ (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。     

稀土离子掺杂LaAlO3:RE3+(RE=Eu,Tb,Sm,Tm)荧光粉的发光性能

采用溶胶凝胶法合成La_1-xAlO₃：xRE³⁺（RE=Eu,Tb,Sm,Tm）荧光粉,对样品进行热重差热（TGA-DTA）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）以及荧光光谱（PL）等表征,探讨样品的合成温度及稀土离子掺杂浓度对样品发光性能的影响。研究结果表明,当煅烧温度为800~1 200℃时,所合成样品为三方晶体结构。在紫外光激发下,掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射,在一定掺杂浓度范围内,当Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺和Tm³⁺的掺杂浓度x值分别为0.02,0.04,0.005和0.005时,样品发光强度最大,在一定波长激发下,样品分别发射出红光、绿光、橙黄光和蓝光,Eu³⁺-Tb³⁺、Eu³⁺-Sm³⁺和Eu³⁺-Tm³⁺共掺杂有可能获得白光。     

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...     

Y3Al5O12∶Ce3+的余辉和热释光特性

高温固相法合成了Ce³⁺掺杂的Y₃Al₅O₁₂ (YAG)样品,研究了样品的结构、光致发光和热释发光性质. X射线衍射分析结果表明合成样品为YAG纯相,稀土离子的少量掺杂不改变基质YAG的结构. 荧光光谱测试表明在高温空气气氛下Y_2.95Al₅O₁₂ ∶Ce⁴⁺_0.05制备过程中存在Ce⁴⁺关键词： 长余辉 高温热释光 缺陷     

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。     

真空紫外光激发下Ce3+、Tb3+激活的BaCa2(BO3)2的发光性质

利用XRD、VUV及UV光谱等方法对Ce³⁺、Tb³⁺离子掺杂以及Ce³⁺、Tb³⁺离子共掺的3种BaCa₂(BO₃)₂荧光粉的相纯度、发光性质、浓度猝灭现象进行研究。结果表明:3种荧光粉在VUV波段有较好的吸收,基质吸收带位于140～190 nm范围。Ce³⁺在BaCa₂(BO₃)₂的最低4f5d跃迁带位置在360 nm附近,其5d→²F_J(J=5/2, 7/2)发射峰分别位于393,424 nm。Tb³⁺掺杂的样品在172 nm激发下的发射光谱由4个窄带组成,分别对应⁵D₄→⁷F_J(J=3,4,5,6)的跃迁,其中占主导位置的是⁵D₄→⁷F₅的跃迁,大约位于543 nm处,主要为绿光发射。在Ce³⁺,Tb³⁺离子共掺杂的BaCa₂(BO₃)₂光谱中,观察到Ce³⁺-Tb³⁺离子间有能量传递。     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

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。     

KCaY(PO4)2∶Tb3+,Eu3+荧光粉的水热法制备及发光性质研究

采用水热法合成了KCaY(PO₄)₂∶Tb³⁺绿色荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征。XRD光谱表明合成的物质为纯相的KCaY(PO₄)₂晶体,属于六方晶系。扫描电镜照片显示样品呈规则的四、六棱柱形状。对样品的发光性质研究表明,随着Tb³⁺浓度增加,离子间的交叉弛豫增强,发射光的颜色从蓝绿色变为黄绿色。通过在上述样品中共掺杂Eu³⁺,利用Tb³⁺→Eu³⁺的能量传递实现了发射光的颜色从绿色到白色连续调制。该荧光粉适合作为紫外、真空紫外光激发的单一基质白光发射荧光粉。     

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。     

La1.6(MoO4)3:Eu0.43+纳米晶合成及发光特性

采用燃烧法合成了La_1.6(MoO₄)₃:Eu_0.4³⁺纳米晶末,研究了其声子-掺杂-晶格相互作用和发光性质.X射线粉末衍射(XRD)分析表明,在500~900 ℃退火后,La_1.6(MoO₄)₃:Eu_0.4³⁺样品为单一晶相.对样品进行了光致发光(PL)测量,激发Mo⁶⁺-O^2-电荷迁移带,观察到Eu³⁺的系列发光,表明Mo⁶⁺-O^2-带和Eu³⁺间存在能量传递,中心波长分别在λ₁=469 nm和λ₂=426 nm处的两个one-phonon边带,相应的声子能量分别为767和1202 cm^-1,分别对应于 Mo=O 和Mo-O-Mo伸缩振动.同时,计算了两个局域模电子-声子耦合强度的黄昆因子分别为S₁=0.055和S₂=0.037,为揭示其三价离子高传导特性及其负热膨胀物理特性提供了实验基础.     

NaZnLa(PO4)2中Ce3+和Tb3+的发光

采用高温固相反应合成了NaZnLa(PO₄)₂中掺杂Ce³⁺、Tb³⁺的荧光体,对其晶体结构、发光行为进行了研究,并尝试对NaZnLa(PO₄)₂:Ce,Tb荧光体进行调制。NaZnLa(PO₄)₂是LaPO₄的同构物,为单斜晶系独居石结构,从XRD谱数据得到NaZnLa(PO₄)₂基质的晶胞参数为a=0.6823nm,b=0.7045nm,c=0.6497nm,β=1039°,v=0.303nm³,其晶胞参数与单斜LaPO₄的晶胞参数相似。在NaZnLa(PO₄)₂:Ce,Tb荧光体中,Ce³⁺对Tb³⁺有良好的敏化作用,掺杂适量的BO₃^3-、Al³⁺、Dy³⁺,可以增强发光亮度。     

NaGdF4纳米晶多元醇法的合成、表征与NaGdF4：Eu3+和NaGdF4：Yb3+, Er3+纳米晶的发光

通过多元醇法(polyol method)合成出NaGdF₄:Eu³⁺和NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米晶,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)对合成的样品进行了表征。研究了Eu³⁺掺杂样品的下转换发光和Yb³⁺/Er³⁺共掺杂样品的上转换发光。对未经退火和经过退火的样品进行了比较。     

Dy3+掺杂NaYF4纳米粒子的制备及其上转换发光性质

制备了Dy³⁺掺杂 NaYF₄上转换发光纳米晶体,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光(FL)光谱、红外光谱仪(FT-IR)对合成样品的结构、形貌和发光性能进行表征。探讨了稀土离子掺杂浓度和焙烧温度对NaYF₄∶Dy³⁺纳米晶的结构、形貌和发光的影响。在776 nm红外光下激发样品,出现479,574 nm上转换发射峰,实现了蓝、绿上转换发光。绿光来自于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁,蓝光是由Dy³⁺的⁴F_9/2→ ⁶H_15/2跃迁产生的。     

Er3+/Yb3+共掺NaYF4/LiYF4微米晶体的上转换荧光特性

采用水热法成功制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂的NaYF₄和LiYF₄微米晶体. 通过X射线衍射仪和环境扫描电子显微镜对样品的晶体结构及形貌进行表征. 实验结果表明: 六方相NaYF₄微米晶体为棒状结构, 而四方相LiYF₄微米晶体则为八面体结构. 在近红外光980 nm激发下, NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺和LiYF₄:Yb³⁺/Er³⁺ 微米晶体均展现出很强上转换荧光发射. 且NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺微米晶体的荧光发射强度大约是LiYF₄:Yb³⁺/Er³⁺微米晶体的2倍, 但红绿比明显较低. 根据荧光光谱, 并借助激光光谱学及发光动力学深入探讨基质变化及表面修饰剂乙二胺四乙二酸(EDTA)对荧光特性的影响. 实验结果发现: 影响荧光强度的主要因素是基质环境的局域对称性, 而导致不同红绿比则是由于样品表面较多的EDTA分子所引起. Er³⁺掺杂的NaYF₄和LiYF₄ 微米晶体呈现出很强的绿光发射可被应用于全色显示, 荧光粉和微光电子器件中.     

SO2-4/BO3-3掺杂对NaGd(MoO4)2∶Eu3+荧光粉发光性能影响的研究

采用柠檬酸钠为表面活性剂的水热法制备了NaGd(MoO₄)₂∶xEu3+(x=10%, 20%, 30%, 40%)和NaGd(MoO₄)₂∶7%Eu3+, ySO2-₄/BO3-₃荧光粉,对所制备样品的晶相、形貌、发光性质进行了表征。XRD分析表明NaGd(MoO₄)₂∶xEu3+和NaGd(MoO₄)₂∶7%Eu3+, ySO2-₄/BO3-₃荧光粉均为四方相的白钨矿结构;红外光谱测试发现有SO2-₄/BO3-₃的特征吸收峰,这表明SO2-₄/BO3-₃被成功掺入基质;荧光光谱测试说明,在NaGd(MoO₄)₂基质中Eu3+掺杂量为30%时发光最强;通过研究NaGd(MoO₄)₂∶7%Eu3+, ySO2-₄/BO3-₃荧光粉的发射光谱,发现适量的SO2-₄/BO3-₃掺杂会使Eu3+的特征发射增强,且掺杂10%SO2-₄或10%BO3-₃后可以减少3%左右的Eu3+掺杂,起到了节约稀土掺杂量的作用。     

试验优化设计GdTaO4:RE/Yb(RE=Tm,Er)荧光粉制备及上转换发光特性研究

为得到GdTaO₄:RE/Yb(RE=Tm, Er)系列最大特征发光强度的上转换荧光粉,通过试验优化设计建立了980 nm激光激发下荧光粉发光强度与其稀土掺杂浓度的回归方程,其中Tm³⁺/Yb³⁺样品结合均匀设计和二次通用旋转组合设计, Er³⁺/Yb³⁺样品则利用均匀设计和三次正交多项式回归设计分步寻优.检验并求解回归方程,分析浓度与发光强度关系,结果表明RE³⁺(RE=Tm, Er)和Yb³⁺浓度变化均对发光强度影响显著,且在试验空间中存在光强极值点.同条件下再次通过高温固相法制备最优发光样品.分析最优样品X射线衍射(XRD)图谱,结果表明样品均为纯相, Li+助熔剂掺杂会抑制反应杂相的产生,稀土的掺入使衍射峰向高角度偏移,且不改变峰形.分析激发功率与发光强度的关系,结果表明Tm³⁺/Yb³⁺共掺的蓝光发射为三光子过程, Er³⁺/Yb³⁺共掺...     

水热合成法制备CaTiO3:Re3+(Re=Eu,Dy)及发光性能

采用水热合成法合成了CaTiO₃：Re³⁺（Re=Eu,Dy）荧光粉,通过XRD（X-ray diffraction）、SEM（Scanning electron microscope）和光谱对样品进行了分析。研究发现在pH=12时,合成出的CaTiO₃：Re荧光粉结晶度和发光性能最好;SEM分析表明荧光粉颗粒尺寸在450 nm左右,分散性好;确定了稀土离子最佳浓度。在353 nm激发下,CaTiO₃：0.12Dy³⁺的发射峰分别位于485 nm（蓝）和576 nm（黄）。当Dy³⁺浓度发生变化时,两种跃迁产生的蓝黄光发射峰的强度比值（I_Y/I_B）也会发生变化,因此,可以利用这一点对CaTiO₃：Dy³⁺荧光材料的发光颜色进行调谐。     

利用Er3+光学温度传感特性研究Tm3+/Yb3+掺杂NaY(WO4)2微米球的激光辐照热效应

采用微波水热方法合成了Er³⁺/Yb³⁺及Tm³⁺/Yb³⁺两个共掺杂的绣球花状NaY（WO₄）₂微米球样品。XRD结果表明所获得的产物为纯相体心结构的NaY（WO₄）₂,利用SEM观察发现产物粒子结构为纳米片组装成的绣球花状。考虑到红外激光辐照对样品产生加热效应,采用380 nm激发下不同温度的发射光谱获得了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂NaY（WO₄）₂微米球的温度传感特性曲线和灵敏度曲线。把Er³⁺/Yb³⁺共掺杂NaY（WO₄）₂与Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂的NaY（WO₄）₂按质量比1：10进行混合,采用980 nm激发测量了混合物的上转换发光光谱,研究了激光持续辐照对Tm³⁺/Yb³⁺掺杂NaY（WO₄）₂样品的加热效应和Tm³⁺的¹G₄→³H₆ 跃迁发光强度随激光辐照时间的变化。实验发现980 nm激光辐照使Tm³⁺/Yb³⁺掺杂NaY（WO₄）₂样品的温度持续升高并达到某一平衡温度,Tm³⁺的蓝色上转换发光也随着激光辐照时间的延长而增强,最后达到饱和。此外,在相同条件下,Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂样品的激光辐照热效应比Er³⁺/Yb³⁺共掺杂样品的热效应更为显著。