纳米晶ZrO2：Dy3+的光致发光和能量传递性质

研究了Dy³⁺离子掺杂的ZrO₂纳米粉体的光致发光性质。观测到Dy³⁺离子的室温强特征发射和浓度猝灭现象以及基质ZrO₂与Dy³⁺离子之间的能量传递过程。发现了煅烧温度对样品的晶相有明显的影响,随着煅烧温度的变化,晶相也随之改变。晶相的改变使样品的荧光发射产生较大的差异,并观测到两个发射中心。通过对荧光强度与激活离子Dy³⁺离子浓度的关系研究发现,Dy³⁺离子在纳米ZrO₂基质中存在浓度猝灭现象,最佳掺杂浓度取决于ZrO₂基质的晶相,不同晶相导致不同的猝灭浓度,当基质晶相表现为四方相时,猝灭浓度为0.5%,而基质晶相为混合相时,猝灭浓度为1%。能量传递也依赖于样品的晶相。当煅烧温度为950℃时能量传递效果最好,并且从微观结构上给出了解释基质与Dy³⁺离子之间的能量传递的模型。     

纳米晶ZrO2：DY^3＋的制备与发光性质研究

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2:Dy3 发光粉体,对不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品,均观测到Dy3 离子的室温强特征发射.样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经600℃～950 ℃热处理后,晶相经历从四方相到以单斜相为主的变化;由于晶相的变化,发现有两个发光中心,分别位于四方相和单斜相.激发Dy3 的6P7/2能级,当稀土离子处在四方相(格位一)时有利于483 nm和583 nm的发射,当稀土离子处在单斜相(格位二)时有利于490 nm和577 nm的发射.基质ZrO2和Dy3 离子之间有能量传递,950℃时能量传递效果最好.荧光强度与掺Dy3 离子浓度关系表明,Dy3 在纳米晶ZrO2中的最适合掺杂浓度与ZrO2的晶相有关,四方相时,最适合掺杂浓度为0.5%,混合相时为1%.     

纳米晶ZrO2∶Dy3+的制备与发光性质研究

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Dy3+发光粉体,对不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品,均观测到Dy3+离子的室温强特征发射.样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经600℃~950 ℃热处理后,晶相经历从四方相到以单斜相为主的变化;由于晶相的变化,发现有两个发光中心,分别位于四方相和单斜相.激发Dy3+的6P7/2能级,当稀土离子处在四方相(格位一)时有利于483 nm和583 nm的发射,当稀土离子处在单斜相(格位二)时有利于490 nm和577 nm的发射.基质ZrO2和Dy3+离子之间有能量传递,950℃时能量传递效果最好.荧光强度与掺Dy3+离子浓度关系表明,Dy3+在纳米晶ZrO2中的最适合掺杂浓度与ZrO2的晶相有关,四方相时,最适合掺杂浓度为0.5%,混合相时为1%.     

纳米晶ZrO2:Eu3+的制备及发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2：Eu^3 发光粉体。室温下观测到Eu^3 离子的强特征发射,主发射分别在590,604nm处。观测到Eu^3 离子电荷迁移态,并与其他研究系统观测到的Eu^3 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Eu^3 离子特征发射的影响。其他条件相同掺杂比例不同时,当n(Eu^3 )：n(Zr^4 )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Eu^3 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Eu^3 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。     

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。     

纳米晶ZrO2∶Er^3＋的制备及发光性质

制备了纳米晶ZrO2∶Er3 发光粉体,所制备的粉体室温下具有Er3 离子特征荧光发射,主发射有蓝光和绿光两部分,其中位于406,474nm的蓝光较强。对不同煅烧温度下所制备的样品研究表明:因不同温度下所制得样品的晶相不同,绿光区的发光中心也不同。当四方相和单斜相达到一定的比例时,发光最强。同时观测到Er3 离子的上转换发射(包括绿光和红光两部分)。讨论了上转换发射的跃迁机制,976nm激发下的上转换过程是双光子过程。荧光强度与Er3 的掺杂浓度关系研究表明,Er3 在ZrO2中有浓度猝灭现象,最适宜掺杂浓度的原子数分数为0.9%(Er3 /Zr4 )。     

纳米晶ZrO2:Er3+的制备及发光性质

制备了纳米晶ZrO2:Er3 发光粉体,所制备的粉体室温下具有Er3 离子特征荧光发射,主发射有蓝光和绿光两部分,其中位于406,474 nm的蓝光较强.对不同煅烧温度下所制备的样品研究表明:因不同温度下所制得样品的晶相不同,绿光区的发光中心也不同.当四方相和单斜相达到一定的比例时,发光最强.同时观测到Er3 离子的上转换发射(包括绿光和红光两部分).讨论了上转换发射的跃迁机制,976 nm激发下的上转换过程是双光子过程.荧光强度与Er3 的掺杂浓度关系研究表明,Er3 在ZrO2中有浓度猝灭现象,最适宜掺杂浓度的原子数分数为0.9%(Er3 /Zr4 ).     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂纳米晶CaWO_4的发光性质

利用共沉淀法制备了Er3+掺杂及Er3+/Yb3+共掺杂纳米晶CaWO4发光粉体,室温下观察到Er3+的下转换和上转换特征发射。研究了不同煅烧温度、不同掺杂浓度对Er3+离子特征发射的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,发射强度增强;掺杂浓度的改变,导致了Er3+的浓度猝灭现象,其适宜的掺杂原子数分数为0.6%。同时观测到O-W的电荷迁移态与稀土离子之间的能量传递现象,并给出了能量传递的模型。对Er3+的上转换研究观察到:在976nm激光激发下Yb3+对Er3+的上转换发射起到了很好的敏化作用,两个Yb3+同时将能量以共振方式传递给一个Er3+离子,Er3+、Yb3+共掺杂样品的绿光上转换过程展示了双光子过程。     

纳米晶Gd2O3：Eu^3＋的制备与发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶Gd2O3:Eu3+发光粉体. 在不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品中,均观测到Eu3+离子的特征发射.样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经800~1 300 ℃热处理后,晶相为立方相,1 400 ℃时开始向单斜相转变.荧光强度与Eu3+离子掺杂浓度关系研究表明:在不同掺杂浓度中,Eu3+离子浓度为4%时其相对发射强度最强.在三个不同的煅烧温度中,经800 ℃煅烧的样品其发光效果最好.此外还观察到电荷转移激发态以及基质、Gd3+与Eu3+之间的能量传递.激发谱包含三部分,即电荷转移带、Eu3+的4f内壳层电子跃迁和Gd3+的激发谱.     

纳米晶Gd2O3 ∶ Eu3+的制备与发光性质

利用共沉淀法制备了纳米晶Gd₂O₃ : Eu³⁺发光粉体。 在不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品中,均观测到Eu³⁺离子的特征发射。样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经800~1 300 ℃热处理后,晶相为立方相,1 400 ℃时开始向单斜相转变。荧光强度与Eu³⁺离子掺杂浓度关系研究表明:在不同掺杂浓度中,Eu³⁺离子浓度为4%时其相对发射强度最强。在三个不同的煅烧温度中,经800 ℃煅烧的样品其发光效果最好。此外还观察到电荷转移激发态以及基质、Gd³⁺与Eu³⁺之间的能量传递。激发谱包含三部分,即电荷转移带、Eu³⁺的4f内壳层电子跃迁和Gd³⁺的激发谱。     

纳米晶ZrO2∶Pr3+与ZrO2∶Pr3+,Sm3+发光研究

采用化学共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Pr3 粉体, 所制备的纳米晶ZrO2∶Pr3 粉体中Pr3 的强室温特征发射的两个主发射带为1D2-3H4和3P0-3H4跃迁. 不同热处理温度下纳米晶ZrO2∶Pr3 晶体结构不同, 因此它们的发光不同;ZrO2基质向Pr3 有能量传递, 在高温煅烧得到的单斜相配位场中能量传递较好. 荧光强度与Pr3 浓度的关系研究表明: 3P0和1D2能级有不同的猝灭规律, 由于[1D2, 3H4]→[1G4, 3F4]的交叉弛豫, 使得1D2-3H4跃迁的猝灭浓度很低, 在我们的实验中, 掺0.1 mol% Pr3 时1D2-3H4跃迁发射最强, 掺2 mol% Pr3 时3P0-3H4跃迁发射最强. 文章制备的纳米晶ZrO2∶Pr3 , Sm3 中Sm3 的4G5/2-6H7/2跃迁荧光峰因Pr3 加入而增强, 这除了两种离子某些能级相近产生荧光发射的叠加效应外, 还存在Pr3 →Sm3 的能量传递.     

3d~5金属离子共掺杂NaYF_4:Yb,Er纳米晶的上转换发光

采用水热法制备了Mn~(2+)/Fe~(3+)共掺杂的NaYF_4上转换纳米晶,通过改变掺杂浓度来调控晶相、晶粒尺寸以及上转换荧光发射强度。以Fe~(3+)共掺杂的上转换纳米晶为晶核,通过改变反应时间来调控SiO_2壳厚度,观察到上转换荧光发射强度在反应4 h的条件下出现最大值。Mn~(2+)/Fe~(3+)共掺杂的上转换纳米晶样品整体上转换荧光强度分别提高到3.7倍和4.5倍,同时Fe~(3+)共掺样品的红色上转换荧光增强近7倍。基于近红外980 nm激光激发下的稳态光谱研究,提出Yb~(3+)-过渡族离子和Er~(3+)之间的能量传递以及晶场对称性的改变引起了这种增强效应,随着过渡族离子掺杂浓度的增加,过渡族离子之间的交换相互作用导致上转换荧光的猝灭。     

纳米晶ZrO2：Pr^3＋与ZrO2：Pr^3＋，Sm^3＋发光研究

采用化学共沉淀法制备了纳米晶ZrO2：pr^3＋粉体，所制备的纳米晶ZrO2：Pr^3＋粉体中Pr^3＋的强室温特征发射的两个主发射带为^1D2-^2H4和^3P0-^3H4跃迁。不同热处理温度下纳米晶ZrO2：Pr^3＋晶体结构不同，因此它们的发光不同；ZrO2基质向Pr^3＋有能量传递，在高温煅烧得到的单斜相配位场中能量传递较好。荧光强度与Pr^3＋浓度的关系研究表明：^3P0和^1D2功能级有不同的猝灭规律，由于[^1D2,^3H4]→[^1G4,^3F4]的交叉弛豫，使得^1D2-^3H4跃迁的猝灭浓度很低，在我们的实验中，掺0．1mol％Pr^3＋时^1D2-^3H4地跃迁发射最强，掺2mol％Pr^3＋时^3R0-^3H4跃迁发射最强。文章制备的纳米晶ZrO2：Pr^3＋，Sm^3＋中Sm^3＋的^4G（5-2）～^6H（7／2）跃迁荧光峰因Pr^3＋加入而增强，这除了两种离子某些能级相近产生荧光发射的叠加效应外，还存在Pr^3＋→Sm^3＋的能量传递。     

Eu3+掺杂硅酸盐玻璃的变温发射光谱特性

研究了从77K到670K不同基质、不同掺杂浓度下硅酸盐玻璃中Eu^3 离子在488nm激光激发下的变温荧光发射特性。发现有些样品荧光发射强度先随温度升高而增强而后又随温度升高而减弱;而有些样品的荧光发射强度在观察温度区域内随温度升高一直增强。本文用热激后、声子辅助吸收过程和无辐射能量传递过程造成的温度猝灭相互关系的机制解释了样品荧光发射强度随温度的变化关系,用同一公式拟合了这些样品的变温曲线。比较了不同激发通道的数量关系,计算了样品的温度猝灭值。     

新型近红外超长余辉材料Zn_3Al_2Ge_2O_(10)∶Cr~(3+)的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明:样品Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+是Ge4+取代ZnAl2O4∶Cr3+尖晶石中的部分Al3+而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr3+离子的自旋允许跃迁4T2→4A2辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr3+离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn3Al2-xGe2O10∶xCr3+中的Cr3+离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

白光LED用Ba3La（PO4）3∶Dy3+荧光粉的制备与发光性能

通过高温固相法合成了一系列Ba3La1-x(PO4)3∶xDy3+荧光粉材料。利用XRD测量样品的物相,结果显示样品为纯相Ba3La(PO4)3晶体。样品的激发光谱由一系列宽谱组成,峰值分别位于322,347,360,386,424,451 nm。在347 nm激发下,荧光粉在482 nm(4F9/2→6H15/2)和575 nm(4F9/2→6H13/2)处有很强的发射。研究了不同Dy3+掺杂浓度对样品发射光谱的影响,当Dy3+摩尔分数x=0.10时出现猝灭现象,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。确定了不同Dy3+掺杂浓度的Ba3La(PO4)3∶Dy3+的荧光寿命。Ba3La(PO4)3∶Dy3+荧光粉发射光谱的色坐标位于白光区域。     

SrB_4O_7∶Eu磷光粉的制备及其发光性能

采用高温固相法合成了SrB4O7∶Eu荧光粉,并研究了不同原料、掺杂浓度、煅烧温度等因素对其发光性能的影响。发射光谱测试结果表明:SrB4O7∶Eu荧光粉的最佳Eu掺杂浓度为2%左右,进一步增大掺杂浓度会导致浓度猝灭。煅烧温度对基质组成影响较大,随着温度的升高,基质中BO4四面体所占比例增大,有利于Eu3+离子的还原。以水合硼酸锶为原料制得样品的发光强度高于以SrCO3和H3BO3为原料制得样品的发光强度。     

近紫外激发单基质白光荧光粉NaLaMgWO6∶Dy^3+/Bi^3+的制备及能量传递

采用高温固相法制备了一系列单基质荧光粉NaLa1-x-yMgWO6∶xDy3+/yBi3+(x=0.01,0.02,0.04,0.06;y=0.01,0.02,0.04,0.06)。通过对Dy3+/Bi3+双掺杂浓度进行优化,Bi3+离子的掺杂不仅可以有效增强荧光粉的发光强度,还实现了发光颜色的可调。通过对系列NaLaMgWO6∶xDy3+/0.02Bi3+样品的荧光衰减曲线的分析可知,Dy3+离子浓度从1%增加到6%,Bi3+离子的荧光寿命逐渐减少,从而有力地证明了NaLaMgWO6∶Bi3+/Dy3+荧光粉中存在Bi3+→Dy3+的能量传递过程。另外,通过电多极相互作用公式计算可知,Bi3+→Dy3+能量传递过程为偶极-偶极的相互作用,最优Bi3+/Dy3+掺杂样品的能量传递效率达到42.67%。在紫外光的有效激发下,通过改变Dy3+离子掺杂浓度,NaLaMgWO6∶Bi3+/Dy3+荧光粉可以实现白光发射。研究证明NaLaMgWO6∶Bi3+/Dy3+荧光粉是一种具有潜在应用前景的白光发光材料。     

Dy3+含量对Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃发光性能的影响

通过控制Dy3+的掺杂浓度,制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃,测试其激发和发射光谱,讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明,Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象,且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱,造成Eu2+发射峰蓝移;随着Dy3+浓度的增加,Dy3+→Eu2+能量传递增强,Eu2+发光增强;Dy3+含量继续增加,则Dy3+发光出现浓度猝灭,且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。