Tb3+掺杂BaO-3SiO2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了稀土Tb3+掺杂的以BaO-3SiO2为基质的发光材料,通过DTA-TG、IR、XRD、SEM、激发和发射光谱图对材料的结构和发光性能进行了研究.DTA-TG测试表明,615℃时材料发生晶型转变;IR光谱显示,材料除形成Si-O-Si键外,主要形成Ba-O-Si和Ba-O键;XRD进一步测试证明,主要形成BaSiO3晶体结构.SEM显示,晶体呈四面体和多面体颗粒结构.激发和发射光谱图显示,Tb3+在BaO-3SiO2基质中的掺杂量为2.50mol;,退火温度为800℃,即材料主要以BaSiO3晶体存在时发光最好.即在544nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光248 nm,即在248 nm光激发下,材料发射强度高、单色性好的绿光.     

MgMoO4∶Tb3+发光材料的制备及发光性能研究

利用燃烧法于900℃制备了一种新型的MgMoO4∶Tb3绿色荧光粉.利用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)研究了样品的物相和结构,利用漫反射光谱(DRS)、激发(PLE)和发射光谱(PL)研究了样品的发光性能.结果表明:所制备荧光粉为纯相MgMoO4;这种荧光粉可以被355 nm的紫外光有效激发并在545 nm处具有最强发射峰.同时研究了荧光粉的优化工艺条件,即Tb3+的掺杂浓度为0.20,合成温度为900℃,保温时间为5 min,n(CA)∶n(Mg+ Mo)为0.8∶1.CIE色度图分析表明,这种荧光粉的发光位于绿光区域,是一种适用于白光LED的潜在的绿色荧光粉.     

新型蓝绿色稀土荧光粉SrZnO2:pr3+的发光性能

运用柠檬酸溶胶-凝胶法合成了SrZnO2:Pr3 和SrZnO2:Pr3 ,M (M=Li,Na,K)系列新型蓝绿色稀土荧光粉。用X射线粉末衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、拉曼光谱(Raman)等手段研究了样品的物相结构和光致发光性能。SrZnO2:Pr3 荧光体的激发光谱是一个主峰位于262nm处的宽带谱。其发射主峰位于490nm附近,样品在紫外光照射下发出蓝绿色荧光。SrZnO2:Pr3 荧光体的猝灭浓度为0.1mol%。在该荧光体中共掺碱金属离子Li ,Na ,K ,能增大样品的激发和发射强度。     

溶胶-凝胶法制备Zn3Ga2Ge2O10:Cr3+0.01,Pr3+0.03,Yb3+0.3纳米长余辉材料及其表面修饰的研究

以Ga(NO3)3·8H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Pr(NO3)2·6H2O、GeO2、Yb(NO3)3·5H2O、Cr(NO3)2·9H2O为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Cr3+,Pr3+,Yb3+共掺杂的Zn3Ga2Ge2O10长余辉纳米材料(PLNPs).利用XRD,SEM,激发发射图谱,余辉曲线测试确定1000℃煅烧,保温3 h时,基质Zn3 Ga2 Ge2 O10已形成.Yb3+掺杂百分比为0.3时,样品的发光性能最好.Zn3 Ga2 Ge2 O10:Cr3+0.01,Pr3+0.03,Yb3+0.3纳米长余辉材料在波长为267 nm的紫外线激发下发射出中心波长为745 nm的深樱桃红色光,此时晶粒粒径约为150 nm;随着Yb3+掺杂百分比的增加,晶粒粒径逐渐变小.通过FT-IR,Zeta电势,激光粒度测试,TEM及悬浮实验测试表明,PEG修饰PLNPs后,可观察到明显的核壳结构,水合粒径约为155 nm;水溶性大大增加,0.3 mg/mL的浓度下其悬浮时间超过48 h,这表明PEG包裹PLNPs成功.     

柠檬酸燃烧法制备Gd3Ga5O12:Eu3+纳米晶及发光性质

以柠檬酸为燃烧剂,乙二醇为分散剂,采用燃烧法制备了Gd3Ga5O12∶Eu3+纳米晶.利用X射线衍射仪、扫描电镜和荧光光谱对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.XRD研究结果表明:合成的样品均为单一的Gd3Ga5O12晶相,纳米晶的一次性粒径分布在16～ 30nm.发射光谱和激发光谱的研究表明:主发射峰来自于Eu3+的5D0→7F1的跃迁;宽激发带主要来自于Eu-O电荷迁移带.讨论了柠檬酸和乙二醇用量对晶粒尺寸、品格常数、发射和激发强度的影响.结果表明:过量的柠檬酸和适量的乙二醇有利于晶体发育和发光强度的提高.     

ZrO2:Tb3+纳米晶的制备与发光研究

本文用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2:Tb3+荧光粉,并对它的晶体结构、颗粒大小和光致发光性质进行了表征.XRD测试结果表明:以此工艺制备的纳米晶ZrO2:Tb3+含有单斜相和四方相两种微观结构,四方相所占比例随着Tb3+离子浓度的提高而提高,Tb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方晶相的作用.纳米晶ZrO2:Tb3+粉体中Tb3+的强室温特征发射的两个主发射带为5D3→7F1和5D4→7F1的跃迁.荧光强度与Tb3+浓度的关系研究表明:5D3和5D4能级有不同的猝灭规律,由于(5D3,7F6)→(5D4,7Fo)的交叉弛豫,使得5D3→7F5跃迁的猝灭浓度较低,在我们的实验中,掺1.5;摩尔分数Tb3+时5D3→7F1跃迁发射最强,掺6;摩尔分数Tb3+时5D4→7F1跃迁发射最强.     

溶胶-凝胶法制备ZnAl2O4∶Tb3+薄膜及其光学性能研究

使用溶胶-凝胶法在硅片衬底上制备出不同浓度Tb3+掺杂的ZnAl2O4∶Tb3+薄膜,使用X射线衍射(XRD)、热重-示差扫描量热(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱分析(PL)进行了表征.结果表明,在700 ℃煅烧温度下得到的ZnAl2O4∶Tb3+薄膜能够形成良好的锌铝尖晶石物相.700℃煅烧所得样品以薄膜形态附着在硅片衬底上,薄膜表面存在小尺寸裂纹,且与衬底之间附着良好.在232 nm紫外光激发下,样品的发射光谱由位于489 nm、543 nm、587 nm和620 nm的四个发射峰组成,分别对应Tb3+的5D4→7F1(J=6,5,4,3)的跃迁,并且当Tb3+掺杂浓度为5at;时,样品的发光强度达到最大值,继续增加Tb3+浓度,则会发生浓度猝灭现象,发光强度降低.     

Eu3+掺杂的片状LiAl5O8的合成及发光性能

采用溶胶凝胶法制备了LiAl5O8:Eu3+红色发光材料.用XRD、SEM、FL分析表征了样品的结构、形貌及发光性能.研究了助熔剂H3BO3对其发光性能的影响.结果表明:样品为具有立方晶系结构的LiAl5O8晶型,呈片状结构;在波长247 nm的紫外光激发下,样品发红光,发射主峰为613 nm,对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁.其发光强度随着H3BO3加入量的增加先增强,后减弱,当加入H3BO3量为1.0 mol;时,发光强度最大.     

SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球的可控合成及发光性能研究

采用简便的尿素辅助沉淀法将Gd2O3∶Tb3+成功包覆在二氧化硅微球表面合成了尺寸均匀的球形SiO2@Gd2O3∶Tb3核壳发光材料,解决了稀土发光材料普遍存在的形貌可控性差和颗粒尺寸不均一等问题.利用XRD、SEM、红外光谱和荧光光谱等表征测试了样品的形貌、结构和发光性能.SEM照片和尺寸分布图显示,SiO2@Gd2O3∶Tb3+粒子呈现均匀球形形貌,分散性良好,粒径约(608 +18) nm.XRD图谱分析表明,600℃煅烧后,壳层Gd(OH)3CO3完全转变为立方相Gd2O3,结晶性良好,无杂相生成.同时,结合红外光谱推测了SiO2@Gd2O3∶Tb3核壳微球的形成机理,并得出Gd2O3∶Tb3+壳层主要以Si-O-Gd键形式连接在二氧化硅微球表面.在240 nm紫外光激发下,SiO2@Gd2O3∶Tb3核壳微球呈现绿光发射,其中,位于540 nm处的主峰归属于Tb3+的5D4→7F5能级跃迁.不同Tb3掺杂浓度下的发射光谱表明,当Tb3+掺杂浓度为4mol;时,SiO2@Gd2O3∶Tb3+核壳微球的发射强度达到最大值,寿命为1.55 ms,色坐标位于绿色区域,展现了良好的绿光发光性能.     

Nd3+:CaLa2B10O19晶体的生长和性质研究

用泡生法生长出不同Nd3+掺杂浓度的Nd3+:CaLa2B10O19(NLCB)晶体,测试了晶体的透射光谱、荧光光谱、倍频效应等性质.NLCB晶体在580nm和805nm处有很强的吸收,能与二极管激光器有效耦合.在900nm和1.06μm处各有一荧光峰,1.06μm处的荧光寿命为75μs.NLCB的粉末倍频效应为KDP的2倍.     

GdAlO3∶Tb3+-Al2O3有序共晶生长及其微结构研究

两相有序共晶材料由于具有不同折射率的两晶相呈现有序排列,可降低荧光在共晶材料内部的散射而实现导光功能,可被应用于高分辨探测成像器件中。本工作根据定向凝固原理,用微下降法生长技术制备得到了直径为3 mm的GdAlO₃∶Tb³⁺-Al₂O₃两相有序共晶。通过SEM和元素分析,探究了GdAlO₃∶Tb³⁺-Al₂O₃共晶内部的微结构,结果显示,所得共晶中GdAlO₃∶Tb³⁺晶相均匀有序地分布于基质Al₂O₃晶相中,GdAlO₃∶Tb³⁺晶相直径的大小受生长速率的影响,速率越快,直径越小。所制备得到的GdAlO₃∶Tb³⁺-Al₂O₃有序共晶在X射线辐照下发射出明亮的绿色荧光,并在GdAlO₃∶Tb³⁺晶相中定向传播,有望被用作X射线探测成像材料,提高探测器的空间分辨率。     

Ho~(3+)∶La_2CaB_(10)O_(19)晶体生长和光谱性能(英文)

采用顶部籽晶法生长Ho3+∶La2CaB10O19晶体。测试了晶体的X射线衍射谱图以及晶体器件的摇摆曲线,半峰宽为21.6 arcsec,晶体结晶质量良好。在室温下测试了吸收光谱、发射光谱和荧光寿命。应用Judd-Ofelt理论评价了Ho3+∶La2CaB10O19晶体的光谱性能。分别计算了Ho3+的唯象强度、谱线强度、辐射寿命、荧光分支比等参数。     

新型超细蓝色荧光粉Sr_2MgSi_3O_9: Eu~(2+)的合成及发光性质

采用凝胶-燃烧法在活性炭弱还原气氛下成功合成了新型蓝色发光材料Sr_2MgSi_3O_9∶ Eu~(2+).用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计等对样品的物相结构、微观形貌及发光性质进行了分析和表征.结果表明:Sr_(2-x)MgSi_3O_9∶ Eu_x~(2+)系列样品的衍射峰数据与Sr_2MgSi_2O_7的JCPDS卡片(卡号:75-1736)衍射峰数据基本一致,属四方晶系.其一次颗粒近似球形,粒径在100 nm左右.激发光谱分布在250～450 nm的波长范围,主激发峰位于424 nm处,次激发峰位于400 nm处,可以被InGaN管芯产生的紫外辐射有效激发.发射光谱也为一宽带,最大发射峰位于470 nm附近,是典型的Eu~(2+)的4f 5d-4f跃迁导致的.Sr_2MgSi_3O_9∶ Eu~(2+)是一种很有前途用于白光LED的蓝色荧光粉.     

Sr2TiSi2O8的合成和非线性光学性质研究

采用固相反应法合成了具有硅钛钡石(Ba2TiSi2O8)结构的化合物Sr2TiSi2O8,合成温度在1250℃.对Sr2TiSi2O8的XRD衍射图进行指标化表明它属于四方晶系,晶胞系数为a=b=0.83135nm,c＝0.50190nm,α＝β＝γ＝90°.Sr2TiSi2O8的粉末倍频信号强度约是KH2PO4(KDP)的8倍.反射光谱显示其紫外吸收边为270nm左右.利用自发成核法进行了Sr2TiSi2O8晶体生长研究.     

微下拉法生长Tb3AlxGa5-xO12磁光晶体及其性能表征

Tb₃Ga₅O₁₂晶体是一种具有良好磁光性能的主流商用材料,但生长过程中存在严重的氧化镓挥发问题,导致晶体难以满足高功率应用的发展需求,而菲尔德常数较大的Tb₃Al₅O₁₂晶体的不一致熔融特性使该晶体难以生长,因此亟需探索新型高质量磁光晶体以满足高功率应用需求。基于此,本文采用微下拉法在高纯氩气和二氧化碳混合气氛下生长了Tb₃Al_xGa_5-xO₁₂(TAGG)系列高掺铝磁光晶体。摇摆曲线测试结果表明TAGG磁光晶体拥有高结晶质量。透过光谱和磁光特性测试结果表明,与传统Tb₃Ga₅O₁₂晶体相比,TAGG磁光晶体具有更高的透过率和更大的菲尔德常数,是一种非常有潜力的可应用于高功率激光系统的低成本磁光材料。     

Sm3+掺杂天然钠长石(NaAlSi3O8)荧光粉的发光性质研究

采用高温固相法以天然钠长石为基质,Sm3+为激活剂,制备了Sm3+掺杂天然钠长石的光致发光材料.用X射线衍射(XRD)研究了掺杂Sm3+离子对天然钠长石结构进行研究.在室温下测量了光致发光谱并找出了稀土离子的最佳掺杂浓度.样品在402nm激发下有很强的发射带;与近紫外LED芯片匹配,在402nm近紫外光激发下NaAlSi3O8:Sm3+的发射光谱由4个峰组成,发射峰值分别位于569nm、601nm、648nm、713nm.随着Sm3+掺量的增加,样品发光强度先增强后减弱,当Sm3+掺量为0.06mol时发光强度达到最大,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.分析了不同Sm3+掺杂浓度样品的荧光衰减时间.NaAlSi3O8:Sm3+的色坐标基本不变,位于橙红色区域.     

基于磁光应用的TbO1.81和Tb2O3超细粉末的合成

以碳酸氢铵(AHC)为沉淀剂,采用液相沉淀法结合高温热分解获得了TbO_1.81和Tb₂O₃超细粉体。研究表明,沉淀前驱体呈现出一维纳米线形貌特征,纳米线的平均宽度随碳酸氢铵含量的增加而增长。前驱体在空气中直接加热煅烧经过脱水、脱碳和颗粒生长等过程得到了平均粒径约为140 nm的类球状TbO_1.81纳米粉体;而前驱体在流动氢气气氛下加热则获得了颗粒尺寸更小的Tb₂O₃粉体(平均粒度约为85 nm)。碳酸氢铵与Tb³⁺的摩尔比对氧化物粉体的分散有显著影响,最佳摩尔比为1∶1。TbO_1.81和Tb₂O₃的禁带宽度分别约为1.67 eV和5.20 eV。     

稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO₂的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强。此外,适量的掺杂(c(Ce³⁺)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示,Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO₂表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce³⁺的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O^-₂的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce³⁺掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。