Ca1-3x/2Al2Si2O8:xEu3+荧光粉的发光和光温传感特性

为了探究稀土离子掺杂铝硅酸盐的光温特性,本文采用燃烧合成法制备了系列荧光粉材料Ca_1-3x/2Al₂Si₂O₈:xEu³⁺。X射线衍射结果表明掺杂Eu³⁺离子不会改变基质CaAl₂Si₂O₈的晶体结构。荧光光谱结果表明该荧光粉在近紫外光区域具有较强吸收,当被波长为393 nm的近紫外光激发后,其最大特征发射峰为611 nm,且Eu³⁺离子的最佳掺杂浓度为0.05。利用上升时间测温法研究了CaAl₂Si₂O₈:Eu³⁺荧光粉的光温传感特性,结果表明:随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,上升时间单调递减,但当掺杂掺杂超过0.100时就会发生淬灭。Ca_0.985Al₂Si₂O₈:0.01Eu³⁺的相对灵敏度随温度的升高先增大后减小,并在520 K时达到最大值（0.024 K^-1）。上述研究表明该荧光粉具备优异的温度传感性能,在测温领域具有广泛的应用前景。     

BaMgSiO4:Eu荧光粉的制备及光学性能

为研究鳞石英衍生物BaMgSiO₄:Eu（BMSO:Eu）荧光粉的光学性能,采用传统高温固相法在不同合成气氛下制备了BMSO:Eu和BMSO:Eu²⁺荧光粉样品。利用X射线衍射仪（XRD）、荧光分光光度计和电子自旋共振（ESR）光谱仪分别对BMSO:Eu和BMSO:Eu²⁺荧光粉的晶体结构、发光性能和缺陷类型进行了表征。XRD结果表明,晶格内存在3种等量的Ba²⁺位点,Eu²⁺/₃₊取代Ba²⁺位点且形成单相。荧光光谱表明,在还原气氛下制备的BMSO:Eu²⁺的激发光谱位于250~380 nm之间,发射光谱位于360~650 nm之间。由于存在自还原现象,在空气气氛下制备的BMSO:Eu的激发和发射光谱同时包括Eu³⁺和Eu²⁺光谱。由于氧空位的浓度不同,BMSO:Eu²⁺的余辉时间是BMSO:Eu的24倍。ESR实验表明BMSO:Eu²⁺中的氧空位多于BMSO:Eu。绿色长余辉发光表明该类荧光粉在白光LED器件上具有潜在的应用。     

Eu3+和Dy3+共掺单基质Ba2CaWO6白色荧光粉的合成与发光性质

通过高温固相法合成了Eu³⁺和Dy³⁺共掺杂的单一相Ba₂CaWO₆的荧光粉.通过XRD和扫描电镜分析了Ba₂CaWO₆荧光粉的晶相和形貌结构.Ba₂CaWO_6：Eu³⁺荧光粉因为⁵D₀-⁷F₁/⁷F₂的能量跃迁发射很强的红光,而Ba₂CaWO_6：Dy³⁺荧光粉因为⁴F_9/2-⁶H_15/2和⁴F_9/2-⁶H_13/2的能量跃迁分别发蓝光和黄光.Eu³⁺/Dy³⁺共掺杂的Ba₂CaWO₆荧光粉发射暖白光.Dy³⁺到Eu³⁺的能量传递通过发光光谱强度来研究.通过调控Dy³⁺和Eu³⁺的掺杂比例可以对Ba₂CaWO_6：Dy³⁺,Eu³⁺样品的色坐标进行有效地调节,测试的色坐标表明Ba₂CaWO_6：Eu³⁺/Dy³⁺很适合紫外激发的白光LED荧光粉.     

基于能量传递可调色度ZnNb2O6:Dy3+, Eu3+荧光粉的制备及其发光性能研究

采用传统的高温固相法合成了Dy³⁺/Eu³⁺单掺杂和Dy³⁺,Eu³⁺共掺的具有可调色度ZnNb₂O₆荧光粉。利用X射线衍射、激发和发射光谱、荧光寿命以及扫描电镜（SEM）等系统地分析了上述合成样品。ZnNb₂O₆在200~500 nm有着较宽的吸收带,呈现出具有自激活发光的特性。ZnNb₂O₆：0.08Dy³⁺和ZnNb₂O₆：0.08Dy³⁺,0.03Eu³⁺荧光粉的色度坐标接近标准白光（0.33,0.33）。通过Dy³⁺作为敏化剂,Eu³⁺作为红光发光来调节样品的发光颜色;通过荧光光谱以及荧光寿命衰减曲线确定Dy³⁺至Eu³⁺离子的能量传递机制。分析得出Dy³⁺离子到Eu³⁺离子的能量传递机制遵循非辐射电偶极矩-电四极矩作用。据此,本文制备的ZnNb₂O₆：0.08Dy³⁺,yEu³⁺荧光粉在紫外汞灯白光源和其他固态照明技术中具有一定的应用价值。     

双钙钛矿结构Sr2GdSbO6:Eu3+荧光粉的制备与表征

采用高温固相法成功制备了双钙钛矿结构的Sr₂GdSbO₆:Eu³⁺红色荧光粉，并表征了其XRD、光致发光光谱和荧光衰减寿命曲线。Sr₂Gd_0.8SbO₆:0.2Eu³⁺荧光粉的XRD图谱的峰位与标准卡片峰位基本吻合，表明Eu³⁺的掺杂并未改变基质的晶体结构，Rietveld精修后的晶体参数也验证了该结果。样品的激发光谱为紫外光区的一个以340 nm为中心的宽光谱；在340 nm光源的激发下，样品的最强发射是一个中心波长为593 nm的橙红光发射波段。运用Dexter理论分析出样品的浓度淬灭机理为偶极-偶极相互作用。常温下Sr₂Gd_0.8SbO₆:0.2Eu³⁺荧光粉的荧光衰减寿命为4.202 ms，外量子效率为24.8%，升温至150℃时其外量子效率仍保持为常温下外量子效率的68.8%。经计算得到Sr₂G...     

新型近紫外激发单一基质荧光粉Sr2V2O7:Ln(Ln=Eu3+,Dy3+,Sm3+,Tb3+)的研究

为了研制一种具有优越稳定性能、易于合成、吸收和近紫外芯片匹配、发光效率高的LED用新型单一基质的暖白光荧光粉,采用高温固相反应法在空气氛围下制备了单一基质的Sr₂V₂O₇（SVO）：Ln （Ln=Eu³⁺,Sm³⁺,Dy³⁺,Tb³⁺）系列白光LED荧光粉.利用X射线衍射（XRD）和荧光光谱分别研究了样品的晶体结构,发光特性和能量传递机理,在350 nm的紫外激发下SVO基质自身发射黄绿色的宽光谱.荧光光谱的研究表明所有掺杂的样品都有一个基质电荷跃迁引起的近紫外激发宽带,而且SVO基质与稀土离子Eu³⁺,Dy³⁺,Sm³⁺,Tb³⁺之间都存在着能量传递.此外,根据Dexter理论,基质和4种稀土离子之间的能量传递机理都是电偶极-偶极相互作用.研究结果表明,通过稀土掺杂可以增强荧光强度、调控发光颜色、改善色温、提高显色指数,SVO：Ln （Ln=Eu³⁺,Dy³⁺,Sm³⁺,Tb³⁺）是适合近紫外芯片激发的单一基质白光荧光粉.     

铕掺杂NASICON结构红色荧光粉制备和发光性能

采用高温固相法在空气气氛中制备了具有NASICON结构的Eu³⁺掺杂Na₃Zr₂Si₂PO₁₂：Eu³⁺红色荧光粉。利用X射线衍射、漫反射光谱、荧光光谱、荧光寿命衰减曲线以及量子效率系统研究了该样品的晶体结构及荧光性能。结果表明,样品XRD图中不含明显的杂峰,表明在实验浓度范围内Eu³⁺的掺杂没有改变基质的晶体结构,样品为单相。合成过程中,需要对样品多次压片烧结,才能获得较好的单相。在近紫外光激发下,样品能发出618 nm红光,荧光强度最大对应的Eu³⁺的掺杂摩尔分数是24%。根据Rexter理论分析,浓度猝灭源于Eu³⁺离子之间的电四极-电四极相互作用。样品在室温下的最高内量子效率和外量子效率分别是61%和15%,荧光衰减的寿命范围在2.08~2.84 ms。样品Na_2.76Zr₂Si₂PO₁₂：0.24 Eu³⁺在150℃时内量子效率约为50%,表明样品具有良好的热稳定性。将样品Na_2.76Zr₂Si₂PO₁₂：0.24 Eu³⁺与394 nm波长的紫外芯片封装成LED灯,显色指数达到75.6.Eu³⁺掺杂Na₃Zr₂Si₂PO₁₂有望作为一种新型红色荧光粉用于近紫外激发白光LED。     

Zn0.97Ga2O3.97:Cr3+，Bi3+荧光粉的制备及发光性能

以Cr³⁺和Bi³⁺为掺杂剂,按照镓酸锌Zn_0.97Ga₂O_3.97（ZGO）化学计量比,采用双相水热法制备了ZGO:Cr³⁺,Bi³⁺红色无机荧光粉,并通过透射电子显微镜、分光光度法和荧光光谱法分析了荧光粉样品的微观形态、晶体结构和发光性能。实验结果表明:Cr³⁺和Bi³⁺的最佳摩尔掺杂率分别是1%和2%,荧光粉最佳掺杂浓度化学式为ZGO:0.01Cr³⁺,0.02Bi³⁺,所得荧光粉颗粒为组分均匀的类球形颗粒,平均粒径为8 nm。在近紫外光的激发下,相对于单掺杂荧光粉ZGO:0.01Cr³⁺,双掺杂荧光粉ZGO:0.01Cr³⁺,0.02Bi³⁺在漫反射光谱中<350、350~470和470~650 nm的吸收带强度明显增强。此外,在激发和发射光谱中,ZGO:0.01Cr³⁺,0.02Bi³⁺的发射强度为ZGO:0.01Cr³⁺的2.5倍,表明该荧光粉的发光性能得到显著提升。     

可调色荧光粉LaSrZnNbO6:Bi3+,Sm3+的发光性质及Bi3+和Sm3+离子间的能量传递机理

采用高温固相法合成了系列LaSrZnNbO₆:Bi³⁺,Sm³⁺荧光粉,并对其发光性质以及Bi³⁺、Sm³⁺离子间的能量传递机理进行了研究.结果显示,当以Bi³⁺的¹S₀→ ³P₁激发位置(338 nm)激发Bi³⁺和Sm³⁺共掺杂LaSrZnNbO₆荧光粉时,在LaSrZnNbO₆荧光粉的发射光谱中同时出现了Bi³⁺和Sm³⁺的发射峰,表明在LaSrZnNbO₆基质中存在Bi³⁺→ Sm³⁺的能量传递.经计算, Bi³⁺离子和Sm³⁺离子间的能量传递效率可达到86.9%.通过改变Bi³⁺离子和Sm³⁺离子的掺杂浓度可以使LaSrZnNbO₆荧光粉的CIE色坐标由蓝光区域移动至粉白光区域,表明通过调节掺杂浓度可制备出颜色可调谐的荧光粉.     

空心和多孔Y2O3:Eu3+微球的超声喷雾热解法可控合成及其光致发光性能

以蔗糖或柠檬酸为辅助剂,通过改变超声喷雾热解期间雾滴中溶剂的蒸发方式和溶质聚集状态,进行空心和多孔Y₂O₃:Eu³⁺微球的可控合成。探究了辅助剂的种类和比例对微球形貌的影响,提出了空心和多孔Y₂O₃:Eu³⁺微球形成机制,并分析了空心和多孔Y₂O₃:Eu³⁺微球的晶体结构及光致发光性能。结果表明：Y₂O₃:Eu³⁺微球组分均匀,仍保留立方Y₂O₃结构;添加蔗糖后可获得中空结构,添加柠檬酸则为多孔结构,这归因于添加的蔗糖在雾滴干燥时络合成膜,水分透过膜蒸发,溶质沉积在膜内壁形成空心球壳,而添加的柠檬酸则与溶质形成均匀的螯合物,在高热解温时产生大量原位介孔;空心和多孔Y₂O₃:Eu³⁺微球均在611 nm处表现出典型的红光...     

Ce3+/Tb3+双掺杂SrAl2Si2O8荧光粉的发光性能及其在测温领域的应用

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了系列荧光粉材料Sr_{1-3（x+y）/2}Al₂Si₂O₈:xCe³⁺,yTb³⁺,并通过X射线衍射（XRD）、荧光光谱和荧光强度比（FIR）测温法分析了荧光粉样品的晶体结构、发光性能及其温度传感特性。XRD分析结果表明掺杂离子Ce³⁺和Tb³⁺均占据Sr²⁺格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质的晶体结构。荧光光谱分析结果表明在近紫外光激发下,该双掺杂荧光粉的发射光谱显示出Ce³⁺和Tb³⁺离子的特征发射峰,最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Sr_0.865Al₂Si₂O₈:0.05Ce³⁺,0.04Tb³⁺。此外,在不同波长的监测下,测得的激发光谱形状十分相似,表明在该荧光粉中存在着Ce³⁺→Tb³⁺能量传递过程。FIR测温法计算结果表明该荧光粉的相对灵敏度随温度的升高而升高,在520 K时有最大值为0.022 4 K^-1。研究结果表明该荧光粉具备的优异光学性能和温度传感性能使其成为一种具有应用前景的测温材料。     

磷氯钡石［Ｂａ5（ＰＯ4）3Ｃｌ］在水溶液中的溶解作用及溶度积

合成和表征了磷氯钡石［Ｂａ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ］固体,通过溶解实验研究了其在水溶液中的溶解作用。结果表明：溶液的ｐＨ值和组分随时间的变化与初始ｐＨ值密切相关。溶解过程包括了质子化作用,Ｂａ^2＋、ＰＯ₄^３－ 和Ｃｌ^－离子的释放、络合作用,重结晶作用等。在２５℃和初始ｐＨ＝２.００、５.６０、９.００的条件下,磷氯钡石［Ｂａ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ］的溶度积（Ｋｓｐ）分别为１０^{－４２.８５}、１０^{－４３.４４}和１０^{－４３.３４},相应的吉布斯生成自由能ΔＧ_ｆ^ｏ分别为－６２３５.８２、－６２３９.１６和－６２３８.５８ｋＪ／ｍｏｌ。一些常见的氯磷灰石矿物在水中的稳定性顺序为Ｐｂ₅（ＰＯ₄）_３Ｃｌ＞Ｃｄ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ＞Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ＞Ｂａ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ＞Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₂Ｃｌ＞Ｚｎ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ。     

Ce3+共掺杂BaZn1.06Al9.94O17: Tb3+荧光粉的发光性质及其能量传递机

采用高温固相法合成了BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺荧光粉,并对其发光性能和能量传递机理进行了研究.研究结果表明:由于Tb³⁺离子的4f⁸ → 4f⁷5d¹跃迁,使得BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺的激发带中心位于230 nm处.共掺杂Ce³⁺离子后,BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺的激发光谱出现了明显的红移,在240～320 nm范围内的宽带激发归因于Ce³⁺离子的4f → 5d跃迁.由于Ce³⁺与Tb³⁺离子发生了能量传递,使得BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺中Tb³⁺离子的⁵D₄ → ⁷F_J(J=6、5、4和3)发射峰的发光强度比未掺杂Ce³⁺离子时提高了约15倍.因此,制备的BaZn_1.06Al_9.94O₁₇:Tb³⁺,Ce³⁺荧光粉可望在照明、显示器件等应用中具有良好的应用价值.     

Photoluminescence and Ce3+→Tb3+→Eu3+ Energy Transfer Processes of the Ce3+/Tb3+/Eu3+-doped β-NaYF4 Phosphors with Broadened Excitation Spectrum

Ce³⁺/Tb³⁺ co-doped and Ce³⁺/Tb³⁺/Eu³⁺ tri-doped β-NaYF₄ photoluminescent microcrystals using oleic acid as surfactant were synthesized using the solvothermal method.Their microstructural characteristics and photoluminescence properties were investigated in detail.They have the shape of hexagonal prism bipyramids with uniform particle size,which decreases with the concentrations of Tb³⁺ and Eu³⁺.The energy transfer processes of both the Ce³⁺→Tb³⁺ and the Ce³⁺→Tb³⁺→Eu³⁺ were systematically studied.Compared with Eu³⁺ or Tb³⁺ single-doped β-NaYF₄ microcrystals,the sensitization by Ce³⁺ for the photoluminescence of Tb³⁺ and Eu³⁺ leads to a broad excitation spectral bandwidth in the ultraviolet (UV) range.Meanwhile,the corresponding optical absorption efficiency is greatly enhanced.High energy transfer efficiencies have been observed from Ce³⁺ to Tb³⁺ and from Tb³⁺ to Eu³⁺.     

Dy3+掺杂NaLaMgWO6发光材料的制备与发光性质

采用高温固相法,制备了一系列NaLa_1-xDy_xMgWO₆荧光粉。考察了Dy³⁺离子掺杂浓度对荧光粉物相和发光性质的影响。并将所制得的荧光粉在800℃进行热处理,对比分析热处理前后的发光性质变化,探讨不同掺杂离子浓度样品的热稳定性。采用X射线衍射、荧光分光光度计对其进行表征。实验结果表明：在1 100℃温度下保温4 h,可以制备得到NaLaMgWO₆单相,Dy³⁺的掺入未改变荧光粉基质的物相结构。在389 nm波长激发下,NaLaMgWO₆:Dy³⁺表现出Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_13/2的特征发射,属于Dy³⁺的黄色发射。随着掺杂离子浓度的增大,其发射强度先增大后降低,当Dy³⁺掺杂的原子百分数为8%时,NaLa_0.92Dy_0....     

基质改变对Eu3+、Bi3+发光性能的影响

采用溶胶—凝胶法制备出了CaSiO₃:Eu³⁺Bi³⁺和Sr₂SiO₄:Eu³⁺Bi³⁺,对比分析了两者的激发光谱与发射光谱,探讨了基质改变对Eu³⁺、Bi³⁺发光性能的影响。结果表明Sr₂SiO₄:Eu³⁺Bi³⁺中Bi³⁺—Eu³⁺之间的能量传递效率明显高于CaSiO₃:Eu³⁺Bi³⁺中的。     

Er2O3和La2O3含量对掺Er溶胶-凝胶石英玻璃光谱性能的影响研究

采用溶胶-凝胶法结合高温烧结制备了掺杂不同Er³⁺离子摩尔分数的石英玻璃和0.5%Er₂O₃和不同La³⁺离子摩尔分数共掺杂的石英玻璃。通过1.5μm的荧光光谱发现,Er/Al共掺杂石英玻璃的最佳Er₂O₃掺杂摩尔分数为0.5%。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了Al³⁺、La³⁺和Er³⁺共掺杂石英玻璃的结构,并通过吸收光谱和荧光光谱分析了其光谱特性。结果表明,La₂O₃可以解聚玻璃网络,从而起到网络改性剂的作用。利用Er³⁺掺杂玻璃的吸收光谱计算出了Judd-Ofelt参数,进而预测了La₂O₃含量的影响。随着La³⁺离子掺杂量的增加,样品的荧光强度、荧光寿命和σ_ems×τ_f增加。这些结果表明,La/Al/E...     

Zr4+掺杂对Na4-xMnV1-xZrx(PO4)3的结构和电化学性质的影响

为了改善Na₄MnV(PO₄)₃的电化学性能,采用溶胶-凝胶法与高温固相法在750℃下烧结10 h制得了不同Zr⁴⁺掺杂浓度的Na_4-xMnV_1-xZr_x(PO₄)₃钠离子电池正极材料。通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究Zr⁴⁺离子掺杂对Na_4-xMnV_1-xZr_x(PO₄)₃结构演变和电化学性能的影响。结果显示：半径为80 pm的Zr⁴⁺离子部分取代半径为74 pm的V³⁺离子后,材料的晶胞体积增大,这有利于Na⁺的快速扩散。电化学性能结果表明,Na_3.9MnV_0.9Zr_0.1(PO₄)₃     

新型绿色荧光粉CeO2:Mn(Ⅱ)的发光性能研究

以氧化铈和碳酸锰为主要原料、氧化铝作分散剂,采用高温固相法在碳还原气氛中首次合成一系列掺杂量为0.01～0.04的Mn掺杂CeO₂绿色荧光粉(CeO₂:Mn²⁺),并分析试样的晶体结构、粒径、形貌和发光性能。结果表明：制得的CeO₂:Mn²⁺荧光粉为立方萤石结构,分散剂氧化铝的加入能够避免主晶格CeO₂的烧结并促进发光中心的掺杂,氧化铝不会明显改变试样的晶体结构。试样的粒径集中在6～10μm范围内,颗粒的外形为椭球形和条形。荧光光谱显示,掺杂发光中心Mn²⁺后,该荧光粉在272 nm紫外光激发下能够发出519 nm高强绿光,其中,CeO₂:0.033Mn试样的发光性能最佳。该CeO₂:Mn²⁺绿色荧光粉在显示和照明领域具有良好的应用前景。     

上转换材料LiY(MoO4)2:Yb3+/Er3+的光学特性以及温度传感特性的研究

采用中温固相反应法合成了发光材料LiY （MoO₄）₂：Yb³⁺/Er³⁺,材料具有明显的上转换发光特性.通过X射线衍射仪、荧光光谱对荧光粉的晶体结构以及发光学特性进行了研究.在980 nm激光的激发下,LiY （MoO₄）₂：Yb³⁺/Er³⁺在500~575 nm波长范围内出现很强的绿色发射带,主要是源自Er³⁺离子²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2的能级辐射跃迁.研究发现其在不同功率的激发下能实现光色调控.在298~513 K温度范围内,通过测量其在²H_11/2（1）→⁴I_15/2和⁴S_3/2（1）→⁴I_15/2处的荧光强度比,数据拟合图像表明²H_11/2（1）/⁴S_3/2（1）热耦合能级上的布居数遵循玻尔兹曼分布,相对灵敏度在298 K达到最大值1.785% K^-1,绝对灵敏度在约473 K达到最大值263.20×10^-4 K^-1,并且热能级²H_11/2（1）/⁴S_3/2（1）之间的能隙ΔE为756.71±27.48 cm^-1.基于以上分析,LiY （MoO₄）₂：Yb³⁺/Er³⁺荧光粉在温度传感器上具有很好的前景.