Ca0.8-2x(YbxTb0.1Na0.1+x)2xWO4近红外下转换荧光粉水热合成及发光性质

一种在近红外光谱(NIR)区域高效的量子剪裁现象已在Ca_0.8-2x(Yb_xTb_0.1Na_0.1+x)_2xWO₄(x=0~0.2)荧光粉中得到证实,该量子剪裁通过吸收紫外线光子发射近红外光子,能量传递包括两个协同过程,分别是WO₄^2-基团到Yb³⁺离子和WO₄^2-基团到Tb³⁺离子再到Yb³⁺离子,Yb³⁺离子的掺杂浓度对荧光粉在可见光和近红外光谱的发光,荧光寿命和量子效率的影响已进行了详细得研究。经计算,量子效率最大达到135.7%。铽与镱共掺钨酸钙的近红外量子剪裁,通过吸收太阳光谱的1个紫外光到2个1000nm光子(2倍光子数增加)的下转化机制实现高效率硅太阳能电池的途径。     

NaY(WO4)2∶Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2∶Eu3+,Tb3+,Tm3+。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征。结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2∶x%Eu3+,4%Tb3+,1%Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区。同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递。     

稀土掺杂量子剪裁发光材料简述

量子剪裁发光是20世纪50年代由Dexter提出的,吸收一个高频光子转换为两个低频光子的过程.20世纪90年代提出了将Yb3+离子的剪裁发光应用于提高硅基电池效率的构想,但是一直没有实质性的进展.2017年,Yb3+离子的铅卤化物钙钛矿量子剪裁发光材料被发现,并大幅提高了商用硅电池的光电转换效率,为光伏应用带来新的契机...     

NaY(WO4)2:Eu3+/Tb3+/Tm3+白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2:Eu3+,Tb3+,Tm3+.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征.结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2:x％Eu3+,4％Tb3+,1％Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区.同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递.     

荧光材料GdOCl∶Er~(3+),Yb~(3+)的深红-近红外发光研究

采用高温固相合成法制备了Er3+,Yb3+双掺杂的GdOCl荧光材料,并研究其荧光性能。该双掺杂体系荧光粉吸收紫外光,发出红色(619 nm)和近红外(~979 nm)荧光。在这些荧光材料中,1个Er3+离子可以有效将其能量转移给2个Yb3+离子。通过改变Yb3+掺杂浓度,对比Gd0.998 5-yOCl∶0.0015Er3+,yYb3+中的Er3+的发射光谱和不同检测波长的荧光寿命变化特点,对Er3+-Yb3+发生量子剪裁的能级进行分析和指认,并计算了能量转化效率(η)和量子效率(Q)。正是由于具备这种荧光性能,该荧光材料体系有望在荧光太阳能收集器以及军事和医学的红外显示和探测技术中获得应用。     

近紫外LED用绿色荧光粉Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F发光特性及Ce3+→Tb3+之间能量传递

高温固相法合成Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F荧光粉,并用X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)测定分析了其晶体结构及光谱性质。结果表明:当Tb3+掺杂量x=0.07时,发光强度最高,发射主峰位于545 nm,并进一步研究了Ce3+,Tb3+共掺的样品中Ce3+→Tb3+能量传递过程。其次,测试由近紫外LED(~380 nm)和三基色荧光粉(Ba0.11Sr2.89Ce0.01Tb0.07Na0.08AlO4F,BAM and Sr2Si5N8:Eu2+)封装的白光LED光电性能,其色品坐标(x=0.3223,y=0.3408),色温5500 K,显色指数为86.26。因此,Ba0.11Sr2.89-2x-2yCexTbyNax+yAlO4F可作为一种潜在的适用于近紫外LED激发的荧光材料。     

ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶的制备及Er3+离子能级在晶体场中的分裂

采用1,3-丁二醇低热结晶法制备了ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶.常温下,用980nm的红外激光激发可以观察到很强的ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶红光发射,用荧光光谱仪记录了该上转换光谱.X射线粉末衍射(XRD)结果表明,ZrO2∶Er3+,Yb3+纳米晶属于立方晶系.研究了纳米晶的上转换发光机理,根据晶体场理论对Er3+的2个上转换能级进行了Stark分裂计算,对2个能级之间的谱线进行了归属,进一步证实了980nm激发Er3+离子的上转换经历两个过程:一是连续吸收2个980nm光子的过程,二是吸收980nm光子,电子转移到亚稳态能级后,再吸收980nm光子的过程     

(Ca1-x-yLuy)MoO4∶xEu3+红色荧光粉的化学共沉淀合成与光致发光

使用NH4HCO3-NH3.H2O混合沉淀剂,采用化学共沉淀法合成(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+红色荧光粉,通过XRD、EDS、荧光光谱和CIE色度图研究该荧光粉的晶体结构、成分组成及发光性能。结果表明,实验按照理论化学计量比成功合成了(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+红色荧光粉,该荧光粉为CaMoO4白钨矿结构;(Ca1-x-yLuy)MoO4:xEu3+具有7F0→5L6(394 nm)和7F0→5D2(465 nm)的强电子吸收,且在613 nm处可发射高强度红光,其色坐标为(0.666 5,0.332 9),明显优于传统的Y2O2S:Eu3+红色荧光粉;此外,当Lu含量为30mol%时,荧光粉发光强度最佳。     

高光效高热稳定性蓝色荧光粉Ca2-ySrySiO4:Ce3+,Li+的组成筛选和发光机理

采用高温固相法合成了一系列Ca_(2-x-y)Sr_(y-x)SiO_4∶x Ce~(3+),x Li~+蓝色固溶体荧光粉。XRD结果表明,所合成的固溶体荧光粉均为单一物相。随着Sr~(2+)成分的增加,Ca_(2-y)Sr_y SiO_4物相从单斜晶系β-Ca_2SiO_4向正交晶系α′-Ca_2SiO_4转变,发射光谱逐渐红移。组成为Ca_(1.75)Sr_(0.25)SiO_4时,荧光粉的发射波长最长(454 nm),Stokes位移最大。基质为Ca_(1.1)Sr_(0.9)SiO_4的晶体结构可诱导掺杂离子Ce~(3+)取代SrO_(10)格位、Li~+取代CaO8格位。优化的荧光粉Ca_(1.05)Sr_(0.85)SiO_4∶0.05Ce~(3+),0.05Li~+(CS_(0.85)SO∶CeLi)在375 nm紫外光激发下,发射445 nm的蓝光,内量子效率(IQE)达到91.18%,200℃时发射强度保持室温发光强度的98.70%。根据晶体结构、晶体场分裂和掺杂离子质心位移等理论,讨论了CS_(0.85)SO∶CeLi综合发光效应最佳的内在原因。     

Sr2MgSi2O7∶Tb3+，Li+荧光粉的合成和发光机理

采用高温固相法合成Sr2-mMg1-nSi2O7∶mTb3+,nLi+(m=0.03~0.50,n=m)系列荧光粉。使用X射线衍射仪和荧光光谱仪对样品的物相和发光性质进行了表征。在377 nm紫外光激发下,荧光粉的发射光谱呈多谱带发射,主峰位于490 nm,542 nm,590 nm和613 nm处,分别对应于Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)跃迁发射。调节Tb3+离子掺杂浓度,可实现荧光粉的发光颜色从蓝到白、黄、绿的可调发射;名义组成为Sr1.95Mg0.95Si2O7∶0.05Tb3+,0.05Li+的荧光粉在紫外光(377 nm)激发下发白光,其色坐标(0.322,0.317)接近纯白光(0.33,0.33),是一种潜在的LED用单基质白光荧光粉。     

ErxYb1-x（TPB）3Bath（x=0，0.218，0.799，0.896，0.987，1）配合物的近红外发光性能

采用4,4,4-三氟-1-苯基-1,3-丁二酮（TPB）为第一配体,4,7-二苯基-1,10-菲咯啉（Bath）为第二配体,分别制备了配合物 Er（TPB）₃Bath和Yb（TPB）₃Bath,以及它们的混合配合物Er_xYb_1-x（TPB）₃Bath（x=0.218,0.799,0.896,0.987）,并对所制得配合物的发光性能进行了系统研究。研究结果表明,所有配合物均能发射所含稀土离子的近红外特征光,并且可以通过调节混合配合物中的 n_Er/n_Yb来调控Yb³⁺/Er³⁺之间的能量传递,进而提高Er³⁺离子在1530 nm处的发光。     

Visible quantum cutting through downconversion in GdPO4:Tb and Sr3Gd(PO4)3:Tb

Visible quantum cutting has been observed in GdPO₄:Tb³⁺ upon Tb³⁺ 4f⁸–4f⁷5d¹ excitation and host excitation, and in Sr₃Gd(PO₄)₃:Tb³⁺ upon Tb³⁺ 4f⁸–4f⁷5d¹ excitation. In the quantum cutting process, Tb³⁺ acts as a quantum cutter, which converts one short wavelength ultraviolet photon or one vacuum ultraviolet photon into more than one visible photon. The quantum cutting involves a cross-relaxation process between two neighboring Tb³⁺ and direct energy transfer between Tb³⁺ and Tb³⁺ or Tb³⁺ and Gd³⁺, depending on the excitation wavelength. The quantum efficiency variation of GdPO₄:xTb³⁺ and Sr₃Gd(PO₄)₃:xTb³⁺ shows a growing trend with increasing of Tb³⁺ content from x=1.5% to 13%.     

Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)(BWO/BMO_(6-x)F_(2x))异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B(Rh B)的光催化降解作为探针反应来评价Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi_2MoO_6微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi_2WO_6量子点均匀沉积在Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)微球表面,形成新颖的Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结;与纯Bi_2MoO_6或者Bi_2WO_6相比,1∶1Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi_2WO_6量子点表面沉积显著提高Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O_2~-和h~+是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F-掺杂和Bi_2WO_6量子点之间的协同效应对Bi_2MoO_6的光催化活性的影响机制。     

LiBa0.95-yBO3∶0.05Tb3+,yBi3+荧光粉的制备及荧光性质

以硼酸和碳酸盐为原料,用高温固相法制备了可被(近)紫外光(369、254 nm)有效激发的Tb³⁺单掺杂Li Ba1-xBO3∶xTb³⁺(物质的量分数x=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07)及Bi³⁺和Tb³⁺共掺杂LiBa_0.95-yBO₃∶0.05Tb³⁺,y Bi³⁺(物质的量分数y=0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07)的2个系列荧光粉,产物的结构和形貌分别用粉末X射线衍射(PXRD)和扫描电子显微镜进行表征。PXRD测定结果表明2个系列的产物均为纯相LiBaBO3。通过对第一系列产物荧光光谱的测定,筛选出发光强度最好的产物,据此确定铽离子的最佳掺杂量;在此基础上制备出铋离子掺杂量不同的第二系列荧光粉。荧光光谱测定的实验结果表明,Tb³⁺/Bi³⁺共掺杂的荧光粉的发光强度好于Tb³⁺单掺杂的荧光粉,这说明Bi³⁺对Tb³⁺有敏化作用;而且随着Bi³⁺掺杂量的增加,产物的荧光强度表现出先增加后减小的趋势,当Bi³⁺的掺杂量y=0.03时,产物的荧光强度达到最大。Bi³⁺和Tb³⁺之间存在偶极-四极相互作用而进行能量传递。系列荧光粉的CIE坐标显示其发光颜色在一定程度上呈现出由绿色光到白光的渐变趋势。     

Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x（BWO/BMO6-xF2x）异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B（RhB）的光催化降解作为探针反应来评价Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi₂MoO₆微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi₂WO₆量子点均匀沉积在Bi₂MoO_6-xF_2x微球表面,形成新颖的Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结;与纯Bi₂MoO₆或者Bi₂WO₆相比,1∶1Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi₂WO₆量子点表面沉积显著提高Bi₂MoO_6-xF_2x光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O₂^-和h⁺是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F^-掺杂和Bi₂WO₆量子点之间的协同效应对Bi₂MoO₆的光催化活性的影响机制。     

Effcient Near-Infrared Quantum Cutting in Tm3+/Yb3 Codoped LiYF4 Single Crystals for Solar Photovoltaic

Downconversion (DC) with emission of two near-infrared photons about 1000 nm for each blue photon absorbed was obtained in thulium (Tm³⁺) and ytterbium (Yb³ ) codoped yt-trium lithium fluoride (LiYF₄) single crystals grown by an improved Bridgman method. The luminescent properties of the crystals were measured through photoluminescence excitation, emission spectra and decay curves. Luminescence between 960 and 1050 nm from Yb³ : ²F_5/2→²F_7/2 transition, which was originated from the DC from Tm³ ions to Yb³ ions, was observed under the excitation of blue photon at 465 nm. Moreover, the energy transfer processes were studied based on the Inokuti-Hirayama model, and the results indicated that the energy transfer from Tm³ to Yb³ was an electric dipole-dipole interaction. The max-imum quantum cutting effciency approached up to 167.5% in LiYF₄ single crystal codoped with 0.49mol% Tm³ and 5.99mol% Yb³ . Application of this crystal has prospects for increasing the energy e ciency of crystalline Si solar cells by photon doubling of the high energy part of the solar spectrum     

ErxYb1-x(TPB)3Bath(x=0,0.218,0.799,0.896,0.987,1)配合物的近红外发光性能

采用4,4,4-三氟-1-苯基-1,3-丁二酮（TPB）为第一配体,4,7-二苯基-1,10-菲咯啉（Bath）为第二配体,分别制备了配合物Er（TPB）₃Bath和Yb（TPB）₃Bath,以及它们的混合配合物Er_xYb_1-x（TPB）₃Bath（x=0.218,0.799,0.896,0.987）,并对所制得配合物的发光性能进行了系统研究。研究结果表明,所有配合物均能发射所含稀土离子的近红外特征光,并且可以通过调节混合配合物中的n_Er/n_Yb来调控Yb³⁺/Er³⁺之间的能量传递,进而提高Er³⁺离子在1530 nm处的发光。     

微乳液法合成白光LED NaLu(MO4)2:Eu3+/Eu3+,Tb3+(M=W, Mo)荧光粉

采用微乳液法制备NaLu(WO₄)_2-x(MoO₄)x:8%Eu³⁺(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)/y%Eu³⁺,5%Tb³⁺(y=1, 3, 5, 7, 9)系列荧光粉.通过X射线衍射(XRD)表征,所制样品的X射线衍射峰与标准卡片PDF#27-0729基本吻合,表明所制的样品为白钨矿结构,属于四方晶系.扫描电镜SEM显示制备的纳米粒子是梭子状的,粒径大约是110 nm.激发发射光谱显示,在Eu³⁺离子掺杂浓度为8%时,NaLu(WO₄)(MoO₄):Eu³⁺发光强度最大.NaLu(WO₄)_2-x(MoO)x :8%Eu³⁺(x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0)荧光粉在Mo/W比达到1:1(x=1)时发光强度最大,强烈的红光发射表明该材料可用于白光LED材料.该荧光粉在268、394和466 nm波长光激发下分别发出橙红色、黄色和淡黄色光,可以满足不同光色需要.NaLu(WO)(MoO):y%Eu³⁺,5%Tb³⁺(y=1, 3, 5, 7, 9)荧光粉,随着y值增大,从绿光区(x=0.278, y=0.514)进入白光区(x=0.356, y=0.373), (x=0.278, y=0.313),同时观察到Tb³⁺到Eu³⁺有效能量传递.     

微乳液法合成白光LED NaLu(MO_4)_2:Eu~(3+)/Eu~(3+),Tb~(3+)(M=W,Mo)荧光粉

采用微乳液法制备Na Lu(WO4)2-x(Mo O4)x∶8%Eu3+(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)/y%Eu3+,5%Tb3+(y=1,3,5,7,9)系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD)表征,所制样品的X射线衍射峰与标准卡片PDF#27-0729基本吻合,表明所制的样品为白钨矿结构,属于四方晶系。扫描电镜(SEM)显示制备的纳米粒子是梭子状的,粒径大约是110 nm。激发发射光谱显示,在Eu3+离子掺杂物质的量分数为8%时,Na Lu(WO4)(Mo O4)∶Eu3+发光强度最大。Na Lu(WO4)2-x(Mo O4)x∶8%Eu3+(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)荧光粉在nMo/nW比达到1∶1(x=1)时发光强度最大,强烈的红光发射表明该材料可用于白光LED材料。该荧光粉在268、394和466 nm波长光激发下分别发出橙红色、黄色和淡黄色光,可以满足不同光色需要。Na Lu(WO4)(Mo O4)∶y%Eu3+,5%Tb3+(y=1,3,5,7,9)荧光粉,随着y值增大,从绿光区(x=0.278,y=0.514)进入白光区(x=0.356,y=0.373),(x=0.278,y=0.313),同时观察到Tb3+到Eu3+有效能量传递。