单基质白光荧光粉Gd_3PO_7∶Dy~(3+)的制备及其性能研究

采用湿化学法合成单基质的白光发射的Gd_3PO_7∶Dy~(3+)荧光粉,使用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌与光学性能等进行表征。XRD检测结果表明所制备的样品为含有微量杂质相的Dy~(3+)掺杂单斜结构的Gd_3PO_7晶体。荧光光谱检测结果表明在276 nm属于Gd~(3+)的特征激发带激发下,发射出Dy~(3+)的特征黄色光发射带(~4F_(9/2)→~6H_(13/2))与蓝色光发射带(~4F_(9/2)→~6H_(15/2)),证实在Gd_3PO_7∶Dy~(3+)样品中出现了由Gd~(3+)到Dy~(3+)的能量传递现象。样品的发光强度随pH值和Dy~(3+)掺杂量的变化而变化,在pH值为6.00、Dy~(3+)掺杂量为0.5%的条件下制备的样品呈现相对更强的发光强度。Dy~(3+)掺杂量直接影响着Gd_3PO_7∶Dy~(3+)样品的发光颜色,当Dy~(3+)掺杂量为3%时所制备的Gd_3PO_7∶Dy~(3+)样品可发射出色坐标为(0.335,0.345)的白色光,这表明Gd_3PO_7∶Dy~(3+)是一种潜在的单基质白光发射荧光材料。     

NaSrB_5O_9:Dy~(3+)荧光粉的制备及发光性质研究

通过了高温固相法制备NaSrB_5O_9:n%Dy~(3+)(n=0.5,0.8,1.0,1.5,2.0)系列荧光粉,利用X射线衍射仪器、荧光光谱仪对材料的结构和发光性能进行了测试和分析。XRD测试结果表明,掺Dy~(3+)量不应超过2%。荧光光谱图显示,在582 nm监测波长下的最佳激发波长为341 nm,在341 nm波长激发下有476 nm(B)和582 nm(Y)两个主要特征峰,其中582 nm处的特征峰最强。随着Dy~(3+)浓度的增大,发射峰Y和B的强度比值Y/B没有明显变化,荧光粉表现出较好的发光稳定性。从发射光谱可知,当掺Dy~(3+)量超过1.5%时发生了浓度猝灭,说明最佳掺杂浓度为1.5%。激发波长取341 nm时,NaSrB_5O_9:1.5%Dy~(3+)的CIE色度坐标为(0.407,0.423),色温为3691 K,发光为暖白光。     

Eu~(3+)/Tb~(3+)掺杂硼硅酸盐玻璃的发光性能

为了弥补目前白光LED显色指数的不足,用传统熔融法制备了Eu3+/Tb3+掺杂的硼硅酸盐玻璃,研究了Eu3+/Tb3+掺杂的硼硅酸盐玻璃在391 nm和462 nm激发下的下转换发光性能和能量传递特征。结果表明,用462 nm激发Eu3+掺杂的硼硅酸盐玻璃样品,发现随着Eu3+浓度的增加,Eu2O3含量为0.5%(摩尔分数)时达到发射强度最大值。对于Eu3+/Tb3+共掺的硼硅酸盐玻璃,在462 nm处呈现最强激发峰,其最强发射峰为612 nm的红光。而且随着Tb3+浓度的增加,Eu3+和Tb3+之间的能量传递加强,大大提高了612 nm红光的发射强度。     

用于物品安全的Yb~(3+)单掺纳米颗粒的制备与表征

为了提高稀土荧光防伪系统的防伪力度,采用沉淀法制备了用于物品安全的Yb~(3+)单掺杂NaYF_4纳米颗粒。利用FT-IR分析了制备过程中间产物的化学组成。利用XRD和TEM对产物的形貌结构进行表征,并结合吸收光谱和发射光谱图,分析了不同掺杂浓度NaYF_4∶Yb~(3+)纳米颗粒发光特性。实验结果表明,Yb~(3+)与苯甲酸钠反应生成了多齿配合物,验证了苯甲酸钠在制备过程中起络合作用。在N_2氛围中经400℃煅烧4 h得到β-NaYF_4∶Yb~(3+)纳米颗粒,平均粒径为86 nm。该纳米颗粒在900 nm光的激发下具有930 nm～1080 nm的不可见红外发射(归属于Yb~(3+)的~2F_(7/2)→~2F_(5/2)),980 nm激发下具有475 nm的蓝色可见发射(归属于Yb~(3+)对的合作上转换发光),最大红外发射和蓝色上转换发射的样品掺杂浓度分别为5%和20%。研究结果表明NaYF_4∶Yb~(3+)纳米颗粒在物品追踪领域具有良好的应用前景。     

Co~(2+)掺杂YPO_4:Eu~(3+)荧光材料的水热合成及其发光性能

采用水热法合成了Co2+掺杂YPO4:Eu3+荧光材料,并用XRD、XPS、FT-IR和荧光光谱对合成产物的晶体结构、元素价态和发光性能进行研究。结果表明,所合成样品均是纯相四方晶系磷钇矿结构的Co2+掺杂YPO4:Eu3+晶体,在紫外光激发下可有效地发射出Eu3+特征橙红色光,荧光寿命约为4.6ms。少量Co2+、Eu3+共掺杂对合成产物基质的物相组成和晶体结构并无明显影响,但对其发光性能却有重要影响,所制备YPO4:2%Eu3+,0.10%Co2+样品位于595nm处的发射峰强度比YPO4:2%Eu3+样品的提高了21.1%左右。     

Sr_2Al_2SiO_7∶Eu~(2+)发光材料制备及性能研究

采用溶胶凝胶-燃烧还原法在1100℃,p H 3~4的条件下制取了Eu~(2+)掺杂铝硅酸锶发光材料,通过TG-DTA、XRD和荧光光谱分析等方法,研究了材料的结构和发光性能,并对Eu~(2+)不同掺杂浓度下的发光性能进行了对比研究。结果表明,样品干凝胶的分解可以分为熔化、有机物的分解及Sr_2Al_2SiO_7∶Eu~(2+)晶相的生成三个阶段,1100℃所有反应完全;Sr_2Al_2SiO_7∶Eu~(2+)发光材料属于正方晶系晶体结构,其激发光谱是位于峰值344 nm~350nm的宽带谱,发射光谱峰值位于455 nm,最大发射光谱强度为7500 mcd;Eu2+掺杂浓度对其发光性能影响较大,在实验条件下掺杂摩尔浓度为0.04时激发光谱和发射光谱强度均达到最大。     

白光LED用LaF_3:Eu~(3+)红色荧光粉的制备与表征

采用水热法制备具有单一相六方晶系的LaF_3:Eu~(3+)纳米荧光粉.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)和荧光衰减曲线对LaF_3:Eu~(3+)纳米荧光粉进行表征. LaF_3:Eu~(3+)荧光粉的激发光谱主要由250 nm处的宽带(O2-→Eu3+的电荷转移跃迁)和一些尖峰(Eu3+f-f跃迁)构成,其中位于近紫外区396 nm处有一较强的激发峰.通过发射光谱探测Eu3+在LaF3晶体中的局部晶场环境.在298 K下激发光谱和发射光谱可知,在六方晶系的LaF3纳米晶体中的Eu3+晶格位置从D4h降至到C2v,这是由于晶格变化所造成的.在396 nm激发下,观测到较优掺杂浓度为10%的LaF_3:Eu~(3+)荧光粉在591 nm(5D0→7F1跃迁)处有强烈的红色发射峰.其发光性能表明,LaF_3:Eu~(3+)红色荧光粉在近紫外发光二极管领域具有潜在的应用价值.     

新型蓝色长余辉荧光粉SrAl_2O_(4-y)N_y∶Eu~(2+),Dy~(3+)发光性能研究

采用高温固相反应合成了SrAl_2O_(4-y)N_y∶Eu~(2+),Dy~(3+)系列长余辉荧光粉,并研究了SrAl_2O_(3.75)N_(0.25)∶Eu~(2+),Dy~(3+)体系的晶体结构、光谱特性、余辉衰减曲线及热释发光曲线。X射线衍射分析结果表明,SrAl_2O_(3.75)N_(0.25)∶Eu~(2+)荧光材料属六方晶系,P6322空间群,晶胞参数a=b=5.14,c=8.462,γ=120°。荧光光谱测试结果表明,SrAl_2O_(3.75)N_(0.25)∶Eu~(2+)的激发光谱和发射光谱均为宽带谱,激发光谱位于283 nm~450 nm,发射光谱的峰值位于487 nm,属于Eu~(2+)的4f65d1→4f7跃迁发射。Eu~(2+)的掺杂量并不改变SrAl_2O_(3.75)N_(0.25)∶Eu~(2+)发射光谱的形状和峰值位置,但对相对发光强度有较大影响,Eu~(2+)的摩尔浓度为2%时相对发光强度最高。余辉衰减曲线表明,Sr_(0.97)Al_2O_(3.75)N_(0.25)∶Eu_(0.02),Dy_(0.01)的余辉衰减符合指数衰减规律,由初始的快衰减和之后的慢衰减两个过程组成。通过热释发光曲线对荧光材料中的陷阱能级进行计算,得出Sr_(0.97)Al_2O_(3.75)N_(0.25)∶Eu_(0.02),Dy_(0.01)的能级陷阱为0.42 V,掺Dy~(3+)有利于提高该荧光材料的初始发光亮度和余辉时间。     

Eu~(3+)掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其发光性能研究

利用静电纺丝和高温煅烧相结合的方法制备了一维Eu~(3+)掺杂In_2O_3无机纳米纤维,并对其发光性能和发光机理进行研究。借助SEM、TG、XRD和EDX对样品的形貌、热分解、晶相和成分进行分析,利用荧光分光光度计测试了样品在室温下的光致发光性能。结果显示,静电纺Eu~(3+)掺杂前驱体纤维成型良好,经700℃煅烧5 h制备的In_2O_3∶Eu~(3+)纳米纤维仍保持纤维状形貌,但纤维直径与前驱体纤维相比明显减小;样品XRD衍射峰均与立方铁锰矿型In2O3的衍射峰一致,没有出现Eu_2O_3的衍射峰,样品EDX能谱分析表明煅烧后样品中含有In、O、Eu元素,且Eu含量与实际掺杂浓度接近。样品的室温发射光谱显示,经290 nm光激发后,在597 nm、612 nm和629 nm处出现Eu3+的发射峰,其中612 nm处的发射峰强度最大。     

Yb~(3+)共掺杂Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料的制备与性能研究

通过高温固相法制备了Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+),Yb~(3+)长余辉发光材料。采用XRD、SEM、激发光谱、发射光谱和余辉衰减曲线对Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+),Yb~(3+)长余辉发光材料的微观结构以及光学性能进行了表征,研究结果表明Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+),Yb~(3+)长余辉发光材料的晶体结构和显微结构均未发生明显变化。Yb~(3+)的引入使得Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+)显示出更优良的荧光性能和余辉性能,不同Yb~(3+)掺量对长余辉发光材料的陷阱深度和电子传输速率有显著影响。实验表明,当Yb~(3+)掺杂量为0.03时,Sr_2MgSi_2O_7∶Eu~(2+),Dy~(3+),Yb~(3+)的荧光光谱相对强度最强,且表现出最佳的余辉衰减性能。     

红色荧光粉NaBaPO_4:Eu~(3+)的制备及其性能研究

采用高温固相法制备单一六方晶系红色荧光粉NaBaPO4:Eu3+。利用XRD、SEM和荧光光谱等对NaBaPO4:Eu3+粉末的理化特性进行表征,考察了激活剂Eu3+的浓度和助熔剂NH4F用量对粉末的晶体结构和发光性能的影响。结果表明:激活剂Eu3+最大掺入量为20%,助熔剂NH4F的最大掺入量为10%,采用该配比合成得到的荧光粉NaBa0.8PO4具有最好的发光性能。在最强激发波长的近紫外光(≈393nm)激发下,样品发射强的红光(≈613nm)和橙光(≈591nm)。     

Ho~(3+)-Yb~(3+)掺杂β-NaYF_4纳米晶的近红外荧光与能量传递

用共沉淀法制备了Ho~(3+),Yb~(3+)掺杂的β-NaYF_4纳米晶,测量并分析了不同Yb~(3+)掺杂浓度下NaYF_4∶Ho~(3+),Yb~(3+)的荧光光谱与荧光衰减曲线。结果表明,在447 nm泵浦光激发下,较强的近红外光发射主要来源于Ho~(3+)-Yb~(3+)之间高效的能量传递过程。被泵浦光激发的Ho~(3+)通过~5F_4,~5S_2能级与~5F_5能级将能量传递给Yb~(3+),使Yb~(3+)从基态~2F_(7/2)能级跃迁到~2F_(5/2)能级。同时,处于~2F_(5/2)能级的Yb~(3+)可以将能量再传递给Ho~(3+)的~5I_6能级从而增强Ho~(3+)离子~5I_6→~5I_8的跃迁发光。在所研究的样品中,NaYF_4∶3%Ho~(3+),3%Yb~(3+)表现出最强的近红外荧光发射,其980 nm附近的荧光强度是NaYF_4∶3%Ho~(3+)样品的18倍。较强的近红外光发射使得NaYF_4∶Ho~(3+),Yb~(3+)材料在提高太阳能电池的光电转换效率以及进行荧光标记等方面有潜在的应用价值。     

CaMoO_4∶Eu~(3+),M~+(M=Li,Na,K)粉体的制备与发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ca_(1-1.5x)MoO_4∶xEu~(3+)和Ca_(0.5)MoO_4∶0.25Eu~(3+),M~+(M=Li,Na,K)荧光粉,并对样品的物相结构、颗粒形貌及发光性能进行了分析。结果表明,样品属于四方晶系,颗粒接近八面体形状,大小为2~3μm。激发光谱显示,样品的激发中心分别位于364 nm、386 nm、396 nm、419 nm和466 nm,最大激发峰值位于396 nm。在396 nm近紫外光激发下,样品的发射中心分别位于596 nm、616 nm、656 nm、704 nm,特征发射峰为616 nm,Eu3+离子掺杂浓度为25%(体积分数)时发光强度最强,引入的3种电荷补偿剂M~+(M=Li,Na,K)中,Li+对发光强度的提高最为显著。     

MZnPO_4:RE(M=Li,Na,K;RE=Eu~(3+),La~(3+),Ce~(3+))的高温固相合成及其发光性质

采用高温固相反应合成MZn PO4:RE(M=Li,Na,K;RE=Eu3+,La3+,Ce3+),用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对产物进行了表征,并对产物的发光性能进行研究。结果表明:掺杂三价稀土离子Eu3+,La3+,Ce3+没有改变MZn PO4(M=Li,Na,K)的晶体结构和颗粒形貌;在紫外光(260 nm)激发下,Eu3+掺杂的MZn PO4:Eu3+(M=Li,Na,K)改变了MZn PO4(M=Li,Na,K)原有的发光波长,发射橙红色光,主峰位于595 nm附近,为Eu3+的5D0→7F1跃迁发射;La3+,Ce3+掺杂的MZn PO4:RE(M=Li,Na,K,RE=La3+,Ce3+)则发射蓝色光,最高峰对应波长为400~500 nm,没有改变MZn PO4(M=Li,Na,K)的发光波长,但提高了强度,La3+掺杂的强度大于Ce3+掺杂;除了基质本身对发光的贡献外,Ce3+有很弱的5d1→4f1的跃迁发射,而非荧光稀土离子La3+作为添加剂可提高基质材料的荧光性能。     

掺杂离子对红色荧光粉NaLn_4(SiO_4)_3F∶Eu~(3+)(Ln=La,Gd,Y)发光性能的影响

利用高温固相法合成系列Na Ln4(Si O4)3F∶Eu3+(Ln=La,Gd,Y)红色荧光粉,用X射线粉末衍射仪和荧光分光光度计对荧光粉进行结构和性能表征,研究Eu3+浓度以及基质组成的变化对Na Ln4(Si O4)3F∶Eu3+(Ln=La,Gd,Y)发光性能的影响。在394 nm激发下,荧光粉Na La4-x(Si O4)3F∶x Eu3+中的Eu3+主要体现5D0→7F2(616 nm)和5D0→7F1(590 nm)跃迁发射,而且5D0→7F2和5D0→7F1跃迁发射强度比例随Eu3+浓度的增大而变化,较低浓度时5D0→7F1发射比5D0→7F2强,较高浓度时则刚好相反。在273 nm激发下,荧光粉Na La3.9-yGdy(Si O4)3F∶0.1Eu3+或Na La3.9-zYz(Si O4)3F∶0.1Eu3+中Eu3+的5D0→7F2(616 nm)发射随掺杂离子浓度增加而增强,而5D0→7F1发射强度变化不大。因此可以通过改变Eu3+浓度以及基质组成离子Gd3+或Y3+浓度对5D0→7F2和5D0→7F1发射强度加以调整,进而调整荧光粉的红光色度。     

新型红色荧光粉CaMO_4∶Eu~(3+)(M=Mo,W)的制备与发光性能研究

采用高温固相法在900℃、保温3 h的条件下制备了Ca1-xMoO4∶Eu3+x(0.03≤x≤0.11)和Ca0.93(Mo1-xWx)O4∶Eu3+0.07(0≤x≤0.4)系列样品,通过XRD、SEM及荧光光谱仪对粉体的晶体结构、形貌及荧光性能进行测试和表征。结果表明,Eu3+和WO42-的掺杂没有改变CaMoO4原有的四方晶系体心结构,但样品粒径分布不太均匀,伴有轻微团聚现象。CaMoO4基质中,存在Eu3+的浓度猝灭现象,且最优掺杂量的摩尔浓度为7%,样品的激发光谱涵盖200~550 nm的宽带激发。分别在395 nm和466 nm激发下,较之Ca0.93MoO4∶Eu3+0.07,WO42-的掺杂可以提高样品的发光强度,当n(Mo/W)=9/1时,Ca0.93(Mo0.9W0.1)O4∶Eu3+0.07样品的发光强度达到最大,分别提高到了143%和131%,且样品的色纯度与商业粉相当,适合于近紫外及蓝光LED用红色荧光粉,显示出良好的市场应用价值。     

熔盐法制备LaOCl∶Eu~(3+)及其发光性能研究

以共沉淀法制备的La(OH)_3:Eu~(3+)为前驱体,采用KCl-LiCl熔盐法在700℃成功制备了掺杂均匀的LaOCl∶Eu~(3+)的发光材料,SEM及TEM结果显示的LaOCl∶Eu~(3+)粉体的尺寸约为1μm～2μm,且形貌规整,XRD及EDS结果表明Eu~(3+)已较好地掺入了LaOCl晶格,为制备均匀Eu~(3+)掺杂的LaOCl∶Eu~(3+)发光材料提供了一种简便的方法。对比研究了不同比例Eu~(3+)掺杂LaOCl∶Eu~(3+)的发光特性,掺杂Eu~(3+)后LaOCl∶Eu~(3+)具有较优的发光性能,Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁使得LaOCl∶Eu~(3+)具有红光发射特征。激发和发射光谱结果显示6%Eu~(3+)掺杂的LaOCl∶Eu~(3+)具有较强的激发和发射强度。     

Eu~(3+)∶ZnO_(1-x)S_x-SiO_2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶凝胶法与沉淀法相结合的方法,制备Eu3+∶ZnO1-xSx-SiO2红色发光材料,通过DTA-TG、IR、XRD、TEM、EDS、激发和发射光谱等测试手段,研究材料的结构和发光性能。DTA-TG结果表明,样品在400℃以上,样品结构基本达到稳定状态;IR测试表明,样品中主要存在Si-O-Si键、Zn-S键、Si-O4基团,温度达到800℃时Zn-S键变强,且Si-O-Si三维网络结构的形成有利于Eu3+的掺杂和发光;1000℃时Si-O4基团发生分裂现象,分为三个峰,同时部分ZnS被氧化为ZnO,该变化破坏了SiO2形成的大的三维网络结构,使Si-O-Si桥氧键断开,形成非桥氧键,此结构不利于Eu3+的发光,说明800℃时样品的发光性能最好。XRD测试表明,样品属于晶态,主要以ZnO、ZnS、Zn2SiO4的形式存在。TEM和EDS结果表明,样品呈类球状,含有Zn、O、Si、Eu、S元素,其中S的含量约为2.40%(原子分数),说明S被有效地掺入样品中。激发和发射光谱测试表明,在612 nm检测波长下,其最佳激发波长为紫外光395 nm,最佳退火温度为800℃,Eu3+最佳掺杂量为10%(原子分数),并证明Eu3+∶ZnO1-xSx-SiO2材料发光强度约是Eu3+∶ZnO-SiO2发光强度的6倍,说明S的引入可以有效的提高发光性能。     

溶胶-凝胶法制备Y_2Zr_2O_7:Tm~(3+)及其发光性能研究

以柠檬酸为络合剂采用溶胶-凝胶法制备了(Y1-xTmx)2Zr2O7(x=0.005,0.01,0.03,0.05)荧光粉.采用X-射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪分别检测了Y2Zr2O7∶Tm3+的晶体结构、颗粒形貌以及样品的荧光光谱.XRD图谱表明,所得到的产物Y2Zr2O7∶Tm3+为单一相的萤石结构,而且Tm3+的掺杂并没有改变其晶体结构.荧光光谱的测试表明,在359 nm波长的紫外光激发下,1000℃下烧结的(Y1-xTmx)2Zr2O7(x=0.01)样品的发光性能最好,发射峰对应于Tm3+的1D2→3F4跃迁和1G4→3H6跃迁,并对其发光机理进行了探讨.样品在454nm处的发光强度随Tm3+离子掺杂浓度的增加先升高后降低,即出现了浓度猝灭的现象,当Tm3+掺杂浓度摩尔百分比为1%时,样品的发光强度达到最大.     

蓝光激发锡酸盐红色荧光粉的光谱性能

采用高温固相法合成了Sr2-xSnO4∶Eu3+x系列红色发光粉,该荧光粉属于四方晶系结构。以465 nm的蓝光激发样品,Sr2-xSnO4∶Eu3+x荧光粉发射红光,以Eu3+的5D0-7F2电偶极跃迁发光最强。该材料能非常好地吸收465 nm波长的光。研究了激活剂Eu3+的浓度对Sr2-xSnO4∶Eu3+x样品发光性能的影响。结果表明,Eu3+的最佳掺杂浓度为5%。