稀土掺杂磷酸钇荧光粉的控制合成和发光性能

利用水热法分别合成了Ce~(3+)、Tb~(3+)共掺杂的YPO_4下转换荧光粉和Er~(3+)、Yb~(3+)、Tm~(3+)共掺杂的YPO_4上转换荧光粉,经过工艺优化获得了1μm左右尺寸均匀的发光材料。通过系列实验研究了反应温度、反应时间、稀土离子掺杂比例和退火温度对样品发光性能的影响。YPO_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉在295 nm紫外光的激发下产生下转换发光效应,当Tb~(3+)摩尔分数为1%时得到明亮的绿光;YPO_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)荧光粉在980nm近红外光激发下产生上转换发光效应,当稀土离子中Er~(3+)摩尔分数为3%时,所制备的样品经过1 000℃退火处理后发出很强的暖白光。     

BaY_2ZnO_5:Tm~(3+)/Yb~(3+)荧光粉的试验优化设计合成及发光性质研究

为了获得BaY_2ZnO_5:Tm~(3+)/Yb~(3+)荧光粉材料的最大蓝色上转换发光强度,采用正交试验设计与二次通用旋转组合设计相结合的两步连续优化法对Tm~(3+)和Yb~(3+)掺杂浓度进行全局优化,得到该体系最强蓝光发射下的离子掺杂最佳浓度.采用高温固相反应法合成出蓝色上转换发光强度最强的BaY_2ZnO_5:Tm~(3+)/Yb~(3+)荧光粉材料,并对样品的晶体结构和上转换发光性质进行了研究.980nm红外光激发下,测量了最优样品在不同激发电流下的上转换发射光谱,由强度制约关系确定样品的蓝色上转换发光为三光子过程.测量了最优样品温度相关的上转换发射光谱,发现样品的蓝色上转换发光强度随着样品温度的升高而持续减弱,即发生了温度猝灭现象,计算得激活能约为0.602eV.     

NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相法成功制备了一系列新型NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其晶型结构、微观形貌以及发光性能进行了表征。结果表明,所得样品呈白钨矿结构,空间点群结构为I41/a,属于四方晶系结构,颗粒尺寸在75~260 nm之间。在466 nm激发下,样品发射出波长为615 nm的红光。通过对样品的荧光寿命、发光机理和红橙光分支比(R/O)分析发现,Eu3+的浓度对样品荧光寿命影响不大,寿命为0.38~0.39 ms;而随着Eu3+掺杂浓度增加,R/O值逐渐减小,样品对称性增加。同时研究了Eu3+掺杂浓度及温度对NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)材料发光强度的影响,结果表明NaY_(1-x)-(MoO_4)_2∶xEu~(3+)的浓度猝灭现象不明显,但却发生明显的温度猝灭现象。由此可见,NaY_(1-x)(MoO_4)_2∶xEu~(3+)在发光二极管(LED)用高效红色荧光粉领域具有潜在的应用价值。     

烧结温度和掺杂浓度对Y_4Zr_3O_(12)∶Eu~(3+)荧光粉发光性质的影响

采用溶胶凝胶法制备了Y_4Zr_3O_(12)∶Eu~(3+)纳米荧光粉,分别采用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,探讨了烧结温度和Eu~(3+)掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响。结果表明,样品可以被394 nm和467 nm的激发光有效激发。样品的最佳烧结温度和Eu~(3+)离子的最佳掺杂摩尔分数分别为1 400℃和18%。浓度猝灭主要归因于电偶极-电偶极相互作用。     

KLa(MoO_4)_2∶Sm~(3+)红色荧光粉的温度特性

采用高温固相法制备了KLa(Mo O4)2∶Sm3+红色荧光粉,利用X射线衍射对晶体结构进行表征,发现不同浓度Sm3+掺杂的样品均为单斜相结构。测量了样品的激发和发射光谱,观察到样品在紫外区及可见蓝绿区均有强的激发带,在404 nm激发下存在4个发射峰。测量了不同温度下样品的发射光谱和荧光衰减曲线,对样品的荧光温度猝灭进行了分析,确定了样品发光的温度猝灭是由横向穿越所导致的,采用Arrhennius模型对实验数据进行拟合,确定激活能约为0.48 e V,表明荧光粉具有良好的热稳定性。     

近紫外光激发下KBaGd(MoO_(4))_(3)∶Er^(3+)的下转换发光及温度传感特性EI北大核心CSCD

近年来,Er^(3+)离子掺杂的无机发光材料被广泛应用于温度传感材料的研究。本文采用溶胶⁃凝胶法制备了Er^(3+)掺杂的KBaGd(MoO_(4))_(3)荧光粉,利用常温激发和发射光谱、荧光衰减曲线以及变温发射光谱对其光谱性能以及温度传感特性进行了分析。荧光光谱表明,KBaGd(MoO_(4))_(3)∶Er^(3+)在380 nm处有着较强的吸收峰,源自于Er^(3+)离子的4I_(15/2)→4G_(11/2)吸收跃迁。在近紫外光激发下,KBaGd(MoO_(4))_(3)∶Er^(3+)荧光粉在520~570 nm之间具有两个明亮的绿色发射。由于电偶极间相互作用,当Er^(3+)离子掺杂浓度超过8%时,样品发光开始出现浓度猝灭。基于荧光强度比(FIR)模型计算得到KBaGd(MoO_(4))_(3)∶Er^(3+)的相对灵敏度优于已报道的大部分同类温度传感材料,因此在光温传感领域有着更好的应用潜力。最后,对利用KBaGd(MoO_(4))_(3)∶Er^(3+)设计的LED进行了光电参数测试,并对其在照明领域的应用进行了客观评价。     

Ce~(3+)-Yb~(3+)共掺YAG荧光粉量子剪裁发光的浓度及温度特性

采用高温固相法制备了不同掺杂浓度的YAG∶1%Ce~(3+),x%Yb~(3+)(x=5,10,15,20,25)系列荧光粉。在450 nm蓝光激发下,测试了样品的发射光谱,得到了中心波长在550 nm的可见宽带发射(Ce~(3+):5d→4f)和1 030 nm的近红外发射(Yb~(3+):2F_(5/2)→2F_(7/2))。可见和近红外发射强度随Yb~(3+)掺杂浓度的变化表明Ce~(3+)到Yb~(3+)存在能量传递过程,并得到Yb~(3+)的猝灭浓度为15%。在低温条件下(80~300 K)测试YAG∶1%Ce~(3+),15%Yb~(3+)样品的发射光谱和拉曼光谱,通过对其量子剪裁发光温度特性的分析,描述了基质声子在Ce~(3+)到Yb~(3+)的能量传递过程中起到的重要作用。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感

采用高温熔融淬火法成功的合成了Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的含有不同浓度Tm~(3+)的氟氧化物碲酸盐玻璃.测量了样品的吸收光谱,结果表明Yb~(3+)和Tm~(3+)成功掺入到玻璃基质中.在980nm激发下,样品在801nm(3H4→3H6)发射最强,在476nm(1G4→3H6)和651nm(1G4→3F4)发射较弱;分析了上转换发光强度与Tm~(3+)浓度依赖关系,确定了上转换发光的最佳掺杂浓度为0.1%Tm2O3;探讨Tm~(3+)的上转换发光机理和Tm~(3+)的浓度猝灭机理,结果表明在980nm激发下Tm~(3+)获得的能量主要来自于Yb~(3+)→Tm~(3+)的量传递,Tm~(3+)的浓度猝灭机理为Tm~(3+)-Tm~(3+)之间的交叉弛豫导致的无辐射能量传递,根据能量匹配的原则,给出可能的交叉弛豫通道.此外,在980nm激发以3F2,3和3H4作为热耦合能级研究分析了Tm~(3+)在氟氧化物碲酸盐玻璃中的温度传感性能,结果表明灵敏度随温度的升高而升高,说明Tm~(3+)掺杂的氟氧化物碲酸盐玻璃可以作为光纤传感材料,且在高温灵敏度更佳.     

纳米NaYb_(1-x)F_4:Er_x~(3+)中Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度变化引起的相变和发光增强

在Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂氟化物纳米体系中,2%Er~(3+)掺杂浓度为上转换发光的最佳浓度,高于这个浓度,随着Er~(3+)掺杂浓度的增加,将发生严重上转换发光浓度猝灭,已为人们广泛认知和接受。本文合成了不同Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度比的NaYb_(1-x)F_4∶Er_x~(3+)系列上转换发光纳米粒子。通过扫描电镜、XRD和荧光光谱等分析方法对这些合成的样品进行了表征。研究结果表明,当Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度比在0.02/0.98～0.2/0.8和0.6/0.4～0.8/0.2范围时,合成的NaYb_(1-x)F_4∶Er_x~(3+)纳米粒子分别为α相和β相结构;而特别值得注意的是,当掺杂浓度比在0.3/0.7～0.4/0.6范围时,合成的纳米粒子为从α相向β相过渡的α相和β相共存相结构。Er~(3+)/Yb~(3+)最佳掺杂浓度比分别为0.02/0.98和0.4/0.6的两种α相和β相共存相结构的纳米粒子都展现了非常好的上转换发光增强。这些结果对于理解稀土离子浓度发光猝灭机制,提高上转换发光效率,促进稀土纳米发光材料在新型光源、生物医学和激光等领域的应用都具有重要的科学研究意义和启发作用。     

白光发光二极管用SrGdLiTeO_6:Eu~(3+)红色荧光粉的浓度猝灭和温度猝灭行为

采用高温固相法成功合成出双钙钛矿结构SrGd_(1-x)LiTeO_6:xEu~(3+)(x=0.1-1.0)红色荧光粉,并采用X-射线衍射、漫反射光谱、光致发光光谱、电致发光光谱等测试手段对粉体的结构、光致发光特性以及发光二极管器件的光色电特性进行了系统研究.激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线测试结果表明Eu~(3+)的最佳掺杂浓度为x=0.6,更大的掺杂量会引起浓度猝灭.基于van Uitert浓度猝灭公式,提出一种更准确的表达形式用于拟合、分析能量传递类型,揭示出电偶极-电偶极作用导致浓度猝灭.Judd-Ofelt理论计算得出较高的跃迁强度参数和量子效率,说明高度畸变的非心C_1晶体场促使高效的超灵敏跃迁红光发射.在423 K时积分发光强度达到室温时的85.2%,热激活能经计算为0.2941 eV.基于此样品的发光二极管能够发出明亮的红光.综上所述,该类荧光粉表现出良好的发光效率、色纯度以及发光热稳定性,是一种潜在的近紫外激发白光发光二极管用红色荧光粉.     

Ba_3Si_6O_9N_4∶Eu~(2+)荧光粉制备及其表征

采用基于高温固相的两步合成法,以BaSiO3为前驱体制备了Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉,主要研究了不同Eu2+掺杂浓度对Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉发光性能的影响机理,并与传统高温固相法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉的发光机理进行了对比分析。结果表明:与传统高温固相法相比,两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉具有更高的纯度和结晶度。Eu2+掺杂浓度大于9%时,两步法和传统高温固相法制备的样品都发生浓度猝灭现象。传统高温固相法与两步法制备Ba3Si6O9N4:Eu2+荧光粉的浓度猝灭机理一致,均是由于电偶极-电偶极相互作用造成的。在330nm的激发光下,两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉的发射光谱(峰值489nm)与传统的高温固相法(峰值512nm)相比,出现了蓝移的现象,更加接近于理论发射光谱中心(480nm)。能谱分析结果显示,两步法制备的荧光粉的元素组分更接近理论值,能有效降低晶格缺陷。两步法制备的Ba3Si6O9N4∶Eu2+荧光粉样品具有更好的热稳定性,更利于白光LED的应用。     

高温退火对GdF3:Yb3+,Er3+晶型的转变及上转换发光性能的影响

采用共沉淀法制备了立方相GdF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)颗粒,并对其进行不同温度的退火处理。通过XRD、SEM、TG-DSC以及PL等分析了不同温度退火对颗粒的形貌、尺寸、晶体结构及上转换发光性能的影响。研究结果表明,立方相GdF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)晶型在740.15℃转变为立方相NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+),相比于未经过退火处理的样品,在980 nm红外光激发下,高温退火后能有效提高发光性能,并且随着温度的提高呈现先升后降趋势,在800℃达到最大值,红绿光比例(R/G)由0.09上升到4.55。借助能级跃迁模型,分析认为随着退火温度升高,颗粒团聚致使粒径尺寸由100～300 nm增加到5～8μm、晶体结晶度提高、高温下由立方相GdF_3∶Yb~(3+),Er~(3+)晶型转变为立方相NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)晶型均能提高颗粒上转换发光能。     

Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的上转换发光及其温度传感特性

通过高温固相法制备出一系列新型上转换材料Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)。在980 nm激光激发下,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)样品发出肉眼可见的强绿光。利用荧光光度计测得样品的发光光谱,在500～600 nm之间有强绿光发射,分别归因于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁发射。在650～700 nm位置处,有对应于Er~(3+)离子~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁的较弱的红光发射。随着掺杂浓度的变化,样品的红绿分支比发生变化。当样品掺杂Er~(3+)浓度为0.05%、Yb~(3+)浓度等于0.1%时,样品发射的绿光强度是红光强度的27倍。另外,利用荧光强度比方法研究了Er~(3+)的两个热耦合能级在303～573 K范围内的发光温度特性。393 K时,样品的灵敏度达到最大为0.006 8 K~(-1)。对比于其他荧光粉材料,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的灵敏度处于较高水平,在实际测温中具有更好的应用前景。     

白光LED用YAG∶Ce3+荧光粉的温度猝灭性质

荧光粉的温度猝灭性质是影响白光LED的光效、光色参数和可靠性的关键因素之一。研究了不同激活剂浓度,不同元素掺杂的Y3-xCexAl5O12(YAG∶Ce3 )荧光粉在460nm光激发下的变温亮度和发射光谱。结果表明温度显著影响YAG∶Ce3 荧光粉的发光性能,随着温度的升高,发光强度下降,同时发射光谱红移。Ce含量为0.07(原子数分数)的YAG∶Ce3 荧光粉,150℃下亮度值约为室温时的89%,200℃时的发射光谱相对室温的红移了约10nm。Ce含量的改变对YAG∶Ce3 荧光粉的热猝灭性质影响较小。Lu的掺杂使YAG∶Ce3 荧光粉的发射波长蓝移,同时会显著改善荧光粉的热猝灭性能。Gd的掺杂使荧光粉的发射波长红移,同时也会导致热猝灭性能的劣化。     

Ca_3La(BO_3)_3∶Tb~(3+)的合成与发光性质

高温固相反应法合成了Ca3La(BO3)3∶Tb3 光致发光材料。利用扫描电镜和激光衍射分析仪测定了样品的晶粒形貌及粒径大小分布,利用荧光分光光度计研究了Ca3La(BO3)3∶Tb3 的光致发光特性。确定了在Ca3La(BO3)3基质中Tb3 离子浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂L i2CO3、敏化剂Ce3 离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

Er3+,Yb3+共掺Gd2WO6荧光粉的下转换温度效应

采用共沉淀法制备了Er3+,Yb3+共掺Gd2WO6荧光粉,通过对浓度猝灭曲线的分析表明Er3+间的相互作用类型为电偶极-电偶极相互作用。分析了样品荧光的温度效应并得到摩尔分数为5%和20%的Er3+掺杂样品的激活能ΔE分别为0.27和0.29 eV。利用Er3+的2H11/2和4S3/2能级跃迁至基态的荧光强度比随温度变化这一特性研究了两个不同Er3+掺杂浓度样品的下转换温度效应,结果表明该材料体系具有良好的温度传感特性。     

红色荧光粉Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)制备及其发光性质

采用高温固相法制备了Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)(SLSO∶Eu~(3+))红色荧光粉。系统研究了Eu~(3+)浓度对发光强度的影响,并对样品进行了XRD、荧光光谱(PL)、荧光寿命、热稳定性和色坐标分析。结果表明,制备的荧光粉Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)可被紫外光激发,并在612 nm处表现出较强的红光发射带。研究了样品的浓度猝灭效应,样品的最佳掺杂浓度为0.04%,猝灭主要是因为偶极-偶极相互作用引起的。此外,还探讨了样品的热稳定性,在423 K时的发光强度为室温下的43.1%。最后对样品的荧光寿命和CIE进行了测试。以上结果表明制备的荧光粉Sr_3LiSbO_6∶Eu~(3+)是一种新型LED红色荧光材料。     

α-Ba_3Y(BO_3)_3∶Dy~(3+)荧光粉的合成及其发光性能（英文）

采用传统的固相法成功合成了一系列α-Ba_3Y(BO_3)_3∶Dy~(3+)荧光粉,使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(FL)和寿命衰减曲线等对样品进行表征。结果表明:在近紫外/蓝光激发下,样品的发射光谱主要包含黄(577 nm)、蓝(488 nm)两个发射峰组成,分别对应电子跃迁~4F_(9/2)→~6H_(1 3/2)和~4F_(9/2)→~6H_(1 5/2)。最佳合成温度为1 100℃,该条件下合成的样品具有纯相、最大结晶度和最大发光强度。研究了荧光粉的浓度猝灭效应,猝灭机理主要是dipole-dipole interaction,同时exchange interaction无法忽略,临界摩尔分数为0.07。样品的寿命衰减曲线为二次指数型,这与Ba_3Y(BO_3)_3特有的晶格结构有直接关系。α-Ba_3Y(BO_3)_3∶Dy~(3+)荧光粉有应用于荧光转换型白光LED照明的潜力。     

光谱法研究Fe3+/Fe2+离子对CS-Fe3O4@ZnS∶Mn/ZnS磁性荧光复合纳米粒子与牛血清白蛋白相互作用的影响

采用光谱法研究了Fe~(3+)/Fe~(2+)离子对CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS磁性荧光复合纳米粒子(MFNPs)与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的影响.研究结果表明,CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs对BSA具有荧光猝灭作用,在有Fe~(3+)/Fe~(2+)离子存在时,猝灭作用进一步加强.对猝灭曲线进行分析,确定Fe~(3+)/Fe~(2+)离子对CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs的猝灭为生成复合物引起的静态猝灭,对BSA的猝灭是由碰撞引起的动态猝灭,在有Fe~(3+)/Fe~(2+)离子存在时,一方面,CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs通过静电作用与BSA结合形成CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs-BSA复合物,BSA分子结构发生改变,BSA荧光强度降低;另一方面,Fe~(3+)/Fe~(2+)离子以动态猝灭的方式作用于BSA,Fe~(3+)/Fe~(2+)离子与CSFe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs共同作用于BSA,BSA分子结构遭到进一步破坏,荧光猝灭更剧烈.紫外辐射条件下,相互作用进一步加强.     

CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉的制备与发光性质的研究

采用高温固相法合成了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉。利用X射线衍射分析了CaSnO3∶Tb3+物相结构。研究了Tb3+浓度对样品发光强度的影响,结果显示:随Tb3+浓度的增大,发射光谱强度先增大后减小,出现了浓度猝灭效应,Tb3+的最佳摩尔分数为0.3%。发射光谱由4个主要发射峰组成,峰中心分别位于492,546,588,623 nm处,以Tb3+的5D4→7F5(546 nm)跃迁发射为最强。对样品的温度特性进行了测量,通过对数据进行拟合得到样品的激活能为0.58 eV,陷阱深度为0.622 eV。最后,给出了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉可能的余辉发光机理。