GdF_3∶Eu~(3+)纳米晶的VUV荧光性质

利用微乳液水热法制备出GdF3∶Eu3+纳米晶及纳米棒。用X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的结构、形态及粒径大小等进行了表征。室温下真空紫外(VUV)光谱及荧光光谱表明GdF3∶Eu3+纳米晶中的Gd3+离子吸收一个光子,并将能量分两步传递给Eu3+,发生了双光子发射。从各跃迁的积分强度和量子效率表达式可以得到材料在160 nm紫外光激发下的量子效率约为170%。     

利用核壳结构实现纳米颗粒的多色上转换发光

将多色荧光标记技术应用于生物信息检测可实现快速、实时、同步大规模检测目标生物分子的目的,利用上转换纳米粒子作为多色荧光探针可有效地避免生物组织自荧光对检测信号的影响。本文制备了具有核-壳结构的稀土氟化物纳米粒子,并通过在核与壳不同位置共掺杂不同浓度的敏化离子和发光离子来改变发光离子各发射峰之间的相对强度。利用不同颜色和强度的发射光谱实现了纳米粒子的多色上转换发光。利用透射电子显微镜成像、X射线衍射分析、发光光谱等测量手段对多色上转换发光纳米粒子进行了形貌、结构和上转换发光性质的表征。实验结果表明,具有核-壳结构的纳米粒子尺寸小于30 nm,呈球形。在980 nm红外光激发下,纳米粒子呈现从红色到蓝紫色的颜色可变的上转换发光。     

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。     

不同壳层厚度的LaF_3∶Eu~(3+)/LaF_3核壳结构纳米颗粒制备及发光性质

表面缺陷会使纳米材料的发光中心产生严重的猝灭,而适当厚度的同质包覆层会减少其猝灭。本文利用共沉淀法合成了LaF3∶Eu3+纳米颗粒和LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构纳米颗粒,研究了颗粒的晶体结构、形貌以及不同壳层厚度对发光性能的影响。研究发现:LaF3∶Eu3+核心和LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构均为六方结构。包覆同质壳层可以提高稀土离子的发光性能,包覆厚度的不同导致LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构的荧光强度与衰减时间均发生改变。其原因是未掺杂的LaF3壳层可以将发光中心Eu3+离子与LaF3∶Eu3+核心的表面隔离,进而减少表面对发光中心的猝灭,提高材料的发光性能。这种修饰作用与壳层厚度相关。     

Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)荧光粉的发光特性和能量传递

利用高温固相法合成Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉末,研究了Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂对Na_2CaSiO_4晶体结构的影响、材料发光特性以及存在的能量传递现象.X射线衍射结果表明Sm~(3+)和Eu~(3+)单掺及共掺样品均为单相的Na_2CaSiO_4结构,晶体结构没有改变.Na_2CaSiO_4:Sm~(3+)荧光样品在404 nm激发波长下呈现峰峰值为602 nm的橙红色荧光,来源于~4G_(5/2)→~6H_(7/2)跃迁.Na_2CaSiO_4:Eu~(3+)荧光样品在395 nm激发波长下发射出峰峰值为613 nm的红色荧光.对光谱和荧光寿命的测试和分析结果表明Sm~(3+)与Eu~(3+)之间存在能量传递,通过理论计算得到Sm~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递临界距离为1.36 nm,相互作用形式为电四极-电四极相互作用.随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,能量传递效率也逐渐提高至20.6%.     

掺杂壳层对增强NaYF_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)体系发光的影响

构建了NaYF_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)/NaYF_4∶x%Ce~(3+)核/活性壳结构,系统地研究了能量激发、吸收、迁移和发射的每一个过程,揭示了活性壳对增强发光所起的作用。研究表明,活性壳增强发光的本质是增加了激发光的吸收效率。而对于量子产率而言,计算得到裸核的荧光量子效率为21.5%,核/惰性壳结构的荧光量子效率为59.8%,核/活性壳结构的荧光量子效率为53.2%。结果表明,与核/惰性壳结构相比,核/活性壳结构的发光量子产率并没有得到提高,甚至还有所降低。     

YVO_4∶Eu~(3+)@SiO_2核壳结构纳米复合材料的合成与表征

用沉淀法制备了尺寸约为8 nm的YVO4∶Eu3+纳米粒子,然后用反相微乳液法在YVO4∶Eu3+纳米粒子的表面包覆了一层Si O2壳。利用XRD、TEM、UV-Vis吸收光谱和光致发光光谱对合成的样品进行了表征。得到的复合物具有较好的核壳结构,通过改变硅酸四乙酯的用量可以改变Si O2壳的厚度。研究了Si O2壳对YVO4∶Eu3+发光性质的影响,结果表明:包覆和未包覆的样品在紫外光激发下都有Eu3+的特征发射;随着Si O2壳厚度的增加,发光强度和量子效率越来越低,Eu3+格位对称性越来越高。     

单分散球形CaWO_4∶Re~(3+)(Sm~(3+),Eu~(3+))红色荧光粉的制备及其发光性能

目前使用的白光LEDs荧光粉,主要是适于蓝光GaN芯片激发的黄、绿、红色稀土荧光粉。黄、绿光荧光粉技术已经相对完善,而发光良好、性能稳定的红色荧光粉比较少。因此,需要开发新型的蓝光激发型红色荧光粉。相对于传统的高温固相法制备荧光粉体,本文利用水热法在较低温度160℃成功制备出了发光性能良好的单分散球形钨酸钙红色发光材料CaWO4∶Sm~(3+)和CaWO_4∶Eu~(3+)。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、荧光光谱仪(PL)等表征手段,研究了所制备材料的晶体结构、表面形貌以及光学特性。讨论掺杂稀土离子浓度、反应时间等条件的改变对样品形貌以及发光性能的影响。结果显示,掺杂浓度不仅影响材料的形貌,还影响其发光强度。当Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂量分别为6%和4%时,CaWO_4∶Sm~(3+)和CaWO_4∶Eu~(3+)材料的发光性能最优。研究结果表明,Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂的CaWO_4材料可以作为荧光灯和蓝光芯片LED用荧光粉的备选材料。     

核-壳结构的ZnS∶Cu/ZnS纳米粒子的制备及发光性质研究

制备了核-壳结构的ZnS∶Cu/ZnS纳米粒子以及普通的没有壳的Cu2 掺杂的ZnS纳米粒子,研究了ZnS无机壳层对ZnS∶Cu纳米粒子发光性质的影响。透射电子显微镜、激发光谱和发射光谱的研究表明,后加入的Zn2 离子在已经形成的ZnS核表面生长,形成ZnS壳层;而适当厚度的ZnS壳层可以钝化粒子表面,减少无辐射复合中心的数目,抑制表面态对发光的不利影响,提高ZnS∶Cu纳米粒子中Cu2 离子在450 nm左右的发光强度。     

纳米二氧化钛的制备及Eu~(3+)掺杂发光研究

以钛酸四丁酯为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备了四种不同配方Eu3+掺杂的TiO2纳米晶.利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱、光致发光光谱对样品的形貌、成份及性能进行了表征.研究了退火温度、稀土Eu3+离子掺杂摩尔分数、溶剂乙醇量等对发光性能的影响,并对其发光机理进行了探讨.结果表明:稀土Eu3+掺杂TiO2纳米晶样品,掺杂均匀、颗粒大约在30～80nm;从EDS能谱分析可得Ti:O原子个数比并不是按化学计量TiO2满足1:2,这是因为在TiO2中形成的是Ti-O-Ti键,Eu3+离子很可能取代了Ti4+离子,同时又形成了氧空位,表明稀土Eu3+离子进入TiO2晶格中;样品的主发射峰在614nm(5D0→7F2)处发光最强,且在593nm(5D0→7F1)处出现了属于磁偶极跃迁的发射峰,制备Eu3+∶TiO2纳米晶的组分、退火温度、溶剂乙醇的量不同,发射光谱的强度也不同.     

单一基质白色荧光粉Ca_9Al(PO_4)_7:Ce~(3+),Dy~(3+)的制备与发光性能

采用高温固相法在还原气氛下合成了Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+荧光材料,并对其发光特性进行了研究。XRD测试表明所合成样品为纯相Ca9Al(PO4)7晶体。在268 nm紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Ce3+呈现峰值位于363 nm的宽带发射。在350 nm近紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Dy3+发射光谱为窄带谱,主峰分别位于483 nm和574 nm,对应Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2特征跃迁,呈黄白光发射。荧光光谱表明:Ce3+,Dy3+共掺之后,Ce3+不仅对Dy3+的特征发射有明显的敏化作用,而且通过调节Ce3+和Dy3+的掺杂比例,可实现从黄白光到白光的颜色变化。研究发现:Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+样品中,掺杂离子的最佳摩尔分数为x=0.02,y=0.02,此时色坐标为(0.306,0.313)。     

γ-Ca_2SiO_4∶Ce~(3+),Al~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列γ-Ca_2SiO_4∶x Ce~(3+),y Al~(3+)黄色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电镜、激光粒度仪、荧光光谱仪对荧光粉的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,1 200~1 300℃温度下生成β-Ca_2SiO_4,在1 350~1 500℃下生成γ-Ca2SiO_4,Al~(3+)和Ce~(3+)的掺入未改变Ca2SiO_4的结构。在1 450℃下合成的γ-Ca_2SiO_4∶0.5%Ce~(3+),4%Al~(3+)样品的相对发光强度最强。在450 nm激发下,在565 nm处存在一个宽带发射峰,主要源于Ce~(3+)的5d→2F7/2和5d→2F5/2跃迁。荧光粉受热影响较大,在450 nm激发下,样品在475 K时的发光强度降为室温的63%。监控波长为565 nm时,Ce~(3+)的衰减曲线符合单指数衰减规律,荧光寿命为104.2 ns,与其跃迁类型和离子价态基本相符。     

强上转换发光的LiLu_(1-x)Yb_xF_4∶Tm@LiGdF_4核壳纳米晶的制备

利用高温热分解法制备了LiLuF_4∶Yb,Tm@LiGdF_4核壳纳米晶。在980nm激光激发下,与未包覆的样品相比,LiLuF_4∶Yb,Tm@LiGdF_4核壳纳米晶的发光增强了15倍左右,这主要是因为通过惰性壳层的包覆可以有效抑制表面猝灭效应。另外,随着核中Yb~(3+)离子的摩尔分数从20%增加到100%,上转换发光强度逐渐增大,最大增加了12.4倍左右。这主要是由于增加Yb~(3+)离子的浓度可以增加纳米粒子对激发光的吸收和提高Yb~(3+)到Tm~(3+)的能量传递速率。所制备的LiYbF_4∶2%Tm@LiGdF_4核壳纳米晶的发光效率高达4%。     

疏水基团修饰的核-壳型NaYF_4/NaLuF_4∶Yb~(3+),Tm~(3+)纳米粒子设计制备

通过异质核诱导,利用溶剂热法在较低温度下合成了具有疏水表面的上转换发光稀土核-壳Na YF4/Na Lu F4∶20%Yb,1%Tm纳米粒子,并利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、傅里叶变换红外吸收光谱仪以及荧光光谱仪等测试设备对其进行了结构、形貌和上转换光谱的表征。测试结果表明,纳米粒子核为立方相,壳层为六角相。核-壳型纳米粒子的尺寸平均在20 nm以下,分布较为均匀。在980 nm近红外光激发下,核-壳型纳米粒子发射出较强的紫色和紫外荧光,且发光强度明显高于同尺寸立方相Na Lu F4∶20%Yb,1%Tm纳米粒子。这表明利用异质核诱导的方法制备的核-壳型纳米粒子在生物医学领域具有更高的应用价值。     

水热法促进EuVO_4@YVO_4核壳结构纳米颗粒中Eu~(3+)的扩散及其对发光性能的影响

采用共沉淀法制备了EuVO4@YVO4核壳结构纳米颗粒,然后用聚电解质聚苯乙烯磺酸钠对其进行包覆和保护,并在200?C下对样品水热处理0—48 h.在水热处理48 h后,样品的发光强度增强了约5倍,平均发光寿命由0.410 ms延长至0.579 ms.对样品的发光衰减曲线的拟合、分析为Eu3+的扩散提供了有力的证据.这种自内而外的扩散降低了样品核心中Eu3+的局域浓度,削弱了浓度猝灭效应,同时又能够避免表面猝灭效应的发生,从而使得样品的发光寿命变长、发光效率迅速提升.     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

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。     

Gd_2O_3∶(Ce~(3+),Eu~(3+))微晶中稀土离子间的级联能量传递

本文报道了纳米Gd2 O3∶(Ce3+ ,Eu3 + )的紫外与真空紫外 (UV VUV)激发谱及其选择激发下的荧光光谱。这些光谱实验表明 ,除了Gd2 O3 基质与Ce3+ ,Eu3 + 离子之间的能量传递外 ,还存在着Gd3+ 与Ce3 + 、Eu3 +间的能量传递 ,即存在Gd3+ →Ce3+ →Eu3 + 三种稀土离子间的级联传递     

草酸沉淀法制备细颗粒红色荧光粉Y_2O_3∶Eu~(3+)的发光特性

对草酸作为沉淀剂制备的细颗粒红色荧光粉Y2 O3 ∶Eu3 + 进行结构和发光特性研究 ,结果表明 :其一次粒径为 2 0～ 30nm ,团聚尺寸D50 =0 .5 3μm。该荧光粉最大激发峰位于 2 5 2 .2nm ,较微米级荧光粉 2 33nm红移了 19.2nm ;最大的发射峰位于 6 12nm ,与微米级的相比几乎没有差别。Eu3 + 离子的掺入构成了发光中心 ,其最佳掺杂的质量分数为 9% ,荧光粉发光的猝灭浓度由微米级的 6 %提高到 9%。由于纳米晶存在表面缺陷和悬挂键 ,其亮度约为微米晶的 70 %左右 ,随着团聚尺寸的增加、煅烧温度的提高和助熔剂的加入 ,荧光粉的发光强度增大。包膜能部分消除表面缺陷和悬挂键 ,提高发光亮度。荧光粉的色坐标为x =0 .6 4 79,y =0 .344 2。     

CaS∶Eu~(2+),Sm~(3+)的制备与表征

采用湿法工艺在还原气氛下制备了CaS∶Eu2+,Sm3+光存储材料。研究了灼烧温度和灼烧时间对样品性能的影响。XRD图谱表明,样品在700℃—1200℃均形成CaS晶格。光谱分析表明,在紫外光(295nm)激发后,用980nm半导体激光照射样品,具有光激励发光现象,发射光谱峰值波长为649nm。