InBO3:Tb3+荧光粉的合成及其发光性质

硼酸盐体系绿色荧光粉具有发光效率高、光色纯、烧结温度低、合成简便、粒径适中等优点,广泛用于等离子彩色电视机.应用高温固相反应法合成In0.98Tb0.02BO3荧光粉,并研究其中Tb3 的光谱性质及能量传递现象.发现激发光谱中Tb3 在274nm处有一最强4f→5d激发峰,能有效地吸收能量.发射光谱在550nm处有一最强峰,属于Tb3 的5D4→7F的跃迁,发绿光.发射峰高而窄,说明荧光粉In0.98Tb0.02BO3发光强度高,且只有一个峰,说明发光颜色纯,有一定的开发价值.还研究了几种因素对In0.98Tb0.02BO3荧光粉相对亮度的影响并得出了合成In0.98Tb0.02BO3荧光粉的最佳实验条件: 焙烧温度1300℃,焙烧时间4h.     

Tb~(3+)掺杂BiPO_4基绿色荧光粉的共沉淀法合成及发光性质

以(NH4)2HPO4为沉淀剂,采用共沉淀法合成Tb3+掺杂BiPO4基绿色荧光粉。通过DTA-TG、XRD、IR等方法对荧光粉的结构、组成进行了表征。结果表明,在室温条件下得到了纯六方相BiPO4∶Tb3+,当退火温度为400℃时,开始出现单斜相,温度升高到600℃以上时晶相转变为纯单斜相BiPO4∶Tb3+。利用激发光谱和发射光谱研究了Tb3+在BiPO4基质中的发光性能,六方相和单斜相BiPO4∶Tb3+样品均可发光,在紫外光377 nm紫外光的激发下测定的六方相和单斜相BiPO4∶Tb3+发射光谱的峰位相同,主要发射峰出现在544 nm处强的5D4→7F5跃迁和490 nm、590 nm、622 nm处弱的5D4→7F6、5D4→7F4、5D4→7F3跃迁。当BiPO4∶Tb3+为单斜相时Tb3+在BiPO4基质中的发光强度明显强于六方相BiPO4∶Tb3+。     

Tb~(3+)掺杂ZnWO_4基绿色荧光粉的发光性能

以柠檬酸为螯合剂,采用沉淀法制备了稀土Tb3+掺杂的ZnWO4绿色荧光粉前驱体。通过差热分析(DTA)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)等手段对产物进行了表征。结果表明,当退火温度低于700℃时,得到的样品为非晶态,而高于850℃退火处理后为单斜结构。使用荧光分光光度计研究了Tb3+在ZnWO4基质中的发光性质。结果显示,ZnWO4:Tb3+样品在544nm波长光的监测下于200~300nm处出现由W→O及Tb→O跃迁共同作用产生的重叠激发峰和系列Tb3+的f-f跃迁锐峰,其中位于488nm处的激发峰非常显著,对应于Tb3+的7F6→5D4跃迁。说明该法制备的荧光粉ZnWO4:Tb3+能够被蓝光有效激发,可以与广泛使用的蓝光LED芯片的输出波长相匹配。在488nm波长光的激发下观察到ZnWO4粉末中Tb3+的544nm(5D4→7F5)强的特征发射,说明ZnWO4:Tb3+粉末可作为白光LED的绿色补偿荧光粉。当以267nm激发ZnWO4:Tb3+时,有宽的WO2-4特征发射峰和Tb3+的5D4→7F6及5D4→7F5跃迁产生的发射峰,随着Tb3+掺杂浓度的增加,WO2-4的特征发射强度逐渐降低,而Tb3+的5D4→7F5跃迁强度增大,表明Tb3+与WO2-4之间有能量转移。     

BaAl12O19中Mn2+和Tb3+的发光及Tb3+对Mn2+的能量传递

采用溶胶-凝胶法合成了Mn2+、Tb3+单掺及共掺的BaAl12O19荧光粉,对其发光性质和Tb3+对Mn2+的能量传递机理进行了研究.研究结果表明,Tb3+单掺的BaAl12O19荧光粉,发射峰位于440nm、489nm、543nm、587nm和623nm,属于Tb3+的5D3→7FJ和5D4→7FJ (J=6,5,4,3)跃迁发射;Mn2+单掺的荧光粉,发射峰位于516nm,归属于Mn2+的4T1→6A1跃迁发射.Mn2+,Tb3+共掺后,Mn2+的发射强度明显提高,而Tb3+的发光强度降低,Tb3+对Mn2+有能量传递作用.初步证实Tb3+对Mn2+的能量传递机理为激子能量传递.     

溶胶-凝胶法制备Sr2SiO4:Tb3+绿色荧光粉及其发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了一系列适合紫外-近紫外激发的(1-X)Sr₂SiO₄:XTb3+(X=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)绿色荧光粉,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱(PL)研究了样品的结构及发光性能.由XRD的检测结果可知,合成样品属于单斜晶系的β-Sr₂SiO₄相.由SEM图可知,所有样品都呈无规则块状结构.当监测波长为546 nm,样品的激发光谱的主峰位于370 nm处,属于Tb3+的4f-4f特征跃迁吸收.当激发波长分别为285 nm和250 nm,所有样品在488 nm,547 nm,586 nm,623 nm处都出现了1个强发射峰,分别对应Tb3+的5D₄→7F₆、5D₄→7F₅、5D₄→7F₄和5D₄→7F₃电子跃迁.最强发射峰位于547 nm处,呈现特征为绿光发射.随Tb3+掺杂量增大,发射强度呈现出先增大后减小的变化趋势,即存在浓度猝灭效应.当Tb3+掺杂量为X=0.03时,样品的发光强度最大.      

铽在硫氧化镧基质中的光致发光

采用高温固相反应法制备了La2O2S∶Tb3+、La2O2S∶Tb3+,RE3+(RE=Dy,Gd,Ce,Sm)荧光粉样品并进行了相关表征。结果表明,合成样品的晶体结构与La2O2S相同,为六方晶系;荧光粉颗粒的形貌多为长方形片状;发射光谱由494 nm、545 nm、587 nm、622 nm的一系列锐发射峰组成。研究发现Tb3+的掺杂浓度对样品主发射峰545 nm的发光强度影响很大,且在摩尔分数x(Tb3+)=0.02时达到最强。稀土离子Dy3+、Gd3+对La2O2S∶Tb3+荧光粉的发光有明显的敏化作用。     

BaM_2ZnO_5∶Eu~(3+)(M=La,Gd)荧光粉的合成及其光谱研究

为了探索Eu3+在晶格位置中占据不同对称中心时的发光性质,采用高温固相法制备了BaM2ZnO5∶Eu3+(M=La,Gd)系列红色荧光粉,分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)对其晶体结构、形貌和发光性质进行了表征。结果表明,经1000℃烧结后可得到BaM2ZnO5(M=La,Gd)纯相,荧光粉的颗粒大小分布较均匀,粒径大约为3μm~5μm;BaM2ZnO5∶Eu3+(M=La,Gd)荧光粉可以被395 nm的近紫外光有效激发,BaLa2ZnO5∶Eu3+在595 nm处的发射峰为最强峰,对应于Eu3+的5D0→7F1(595 nm)磁偶极跃迁。Ba Gd2ZnO5∶Eu3+在627 nm处的发射峰为最强峰,对应于Eu3+的5D0→7F2(615 nm,627 nm)电偶极跃迁。     

PDP用(Y,Gd)BO_3:Tb~(3+)绿色荧光粉的合成及性能研究

采用高温固相法合成了PDP用绿色荧光粉(Y,Gd)BO3:Tb3+。主要研究了原料配比、烧结温度、保温时间、还原气氛、助熔剂等对材料发光性能的影响。结果表明,当原料中Y3+∶Gd3+∶Tb3+∶BO33-的摩尔比为4∶5∶1∶12,烧结温度为1100℃,保温时间为4 h时,在氢气还原气氛下所制得材料的发光亮度最高,且XRD显示在H3BO3过量20%时没有其他杂相的形成。同时考察了(Y,Gd)BO3:Tb3+中离子间的能量传递,以及Tb3+离子的浓度猝灭机制。结果表明,适量Gd3+离子的加入既能提高基质的吸收,又能改善Tb3+离子的跃迁;Tb3+离子的浓度猝灭是由Tb3+离子间的交换相互作用引起的。最后研究表明碱金属碳酸盐的加入能够提高材料的发光亮度和猝灭浓度。     

提高CaCO_3∶Eu~(3+),Li~+橙红色荧光粉发光性能的研究

为了提高CaCO3∶Eu3+,Li+橙红色荧光粉发光性能,采用硼酸作助熔剂,通过高温固相法合成了橙红色荧光粉CaCO3∶Eu3+,Li+,其结构属于方解石型CaCO3结构。CaCO3∶Eu3+,Li+的主激发峰位于275 nm,主发射峰位于595 nm附近,对应于Eu3+的5D0→7F1跃迁,发射橙红色光。研究了激活剂Eu3+、敏化剂Li+及助熔剂H3BO3的浓度对样品发射光谱的影响。结果表明,CaCO3∶Eu3+,Li+中Eu3+、Li+和H3BO3的最佳浓度分别为2%、8%和3%。3%H3BO3的加入,将相对发光强度提高了165%。     

CaO-SiO2-B2O3玻璃中Sm3+的发光性质

用常规的高温合成法合成了CaO-SiO2-B2O3-Sm2O3玻璃,探讨了玻璃的最佳合成温度、玻璃的吸收光谱并研究了其发光性质.在CaO-SiO2-B2O3-Sm2O3玻璃体系中观察到了Sm3+的发射光谱.样品的发射光谱有三个主要荧光发射峰, 峰值波长分别为568nm、605nm、650nm, 其中最强峰为605nm, 这些荧光峰均为线状峰,可见发射起源于Sm3+ 4f电子的f-f跃迁.其中568nm对应于4G5/2→6H5/2跃迁、605nm对应于4G5/2→6H7/2跃迁、650nm对应于4G5/2→6H9/2跃迁,光谱性质表明这种玻璃体系能够把太阳光中的紫外光转换成红光,从而增强红光的发射强度.可以利用这些玻璃的发光性质来制备农用转光玻璃.     

低温燃烧法合成白光LED用新型红色荧光粉SrMoO_4:Pr~(3+)及其发光性质

以硝酸锶、七钼酸铵、氧化镨为原料,采用低温燃烧法合成白光发光二极管(white light emitting diode,简称WLED),用新型红色荧光粉SrMoO4:Pr3+,并研究其光谱性质。结果表明,SrMoO4:Pr3+激发光谱中Pr3+在449 nm处有一最强3H4--3P0激发峰,其激发范围与蓝光LED芯片相匹配,能被蓝光有效激发;发射光谱在644nm处有最强峰,属于Pr3+的3P0--3F2跃迁,发红光,说明SrMoO4:Pr3+荧光粉是1种潜在的白光LED用蓝光激发的红色荧光粉。同时还研究了燃烧温度、尿素用量、稀土Pr3+掺杂量对荧光粉发光强度的影响,得出制备SrMoO4:Pr3+的最佳条件为:燃烧温度600℃,尿素用量为理论尿素用量的3倍,稀土Pr3+离子掺杂摩尔分数为2%。     

绿色荧光粉LaPO4∶Ce,Tb的发光性能研究

合成了细颗粒灯用绿色荧光粉;对各稀土离子分别进行光谱和发光性能研究,发现Ce3+、Tb3+、Gd3+离子的浓度对荧光粉的亮度有较大影响;该粉主发射峰是545nm,发光亮度高;颗粒较细且粒度分布均匀,平均粒径为3μm～4μm。     

绿色荧光粉LaPO4∶Ce,Tb的发光性能研究

合成了细颗粒灯用绿色荧光粉; 对各稀土离子分别进行光谱和发光性能研究, 发现Ce3+、Tb3+、Gd3+离子的浓度对荧光粉的亮度有较大影响; 该粉主发射峰是545nm,发光亮度高; 颗粒较细且粒度分布均匀, 平均粒径为3μm～4μm.     

硼磷酸钇基质中Ce3+、Tb3+、Gd3+的发光及能量传递

用 BPO4 和稀土氧化物为原料 ,首次合成了铈、铽、钆共激活的硼磷酸钇绿色荧光粉 ,研究了基质中Ce3 、Tb3 、Gd3 的发光以及它们之间的相互作用。该基质中存在 Ce3 → Tb3 、Gd3 → Tb3 的能量传递 ,以及 Ce3 和 Gd3 之间的竞争吸收和独自发射。在铈、铽共激活的硼磷酸钇体系中掺入钆后 ,Ce3 的发射以及 Tb3 的 5D4 → 7FJ和 5D3→ 7FJ的发射均增强 ,但总的效果是 Gd3 阻碍了 Ce3 → Tb3 的能量传递。基质中钇全部被钆代替后 ,荧光粉的发光亮度增加 ,光纯度也较好 ,发光色坐标 X值稍变小。     

离子置换法制备的掺铽钨酸钙薄膜的结构、成分与性能研究

采用离子置换法直接在室温条件下合成出了发光性能优良的CaWO4:Tb3+薄膜,并利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、荧光光谱仪等对薄膜的相结构、成分和元素价态及发光性能进行了分析。研究表明,采用离子置换法合成的CaWO4:Tb3+薄膜属于四方晶系;成分及元素价态分析表明,经过掺杂处理后,薄膜中含有Tb元素,并且掺入的Tb元素表现为+3价;当薄膜在含Tb3+离子的溶液中处理8 min后,膜中的Tb元素含量可达3%。在紫外光的激发下,CaWO4:Tb3+薄膜发射出波长为489 nm、543 nm、585 nm和618 nm的光,分别对应Tb3+离子5D4→7F6、7F5、7F4、7F3能级的跃迁,其中543 nm处的发光最强。由此可见,离子置换法成功地解决了无法利用电化学技术制备出稀土钨酸盐材料的难题。     

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。     

NH_4Cl助熔剂对固相合成MgMoO_4:Eu~(3+)红色荧光粉结构与发光性质的影响

以MgMoO_4为基质,Eu~(3+)为激活剂,NH_4Cl为助熔剂,采用高温固相法合成白光LED用MgMoO_4:Eu~(3+)红色荧光粉。通过差示扫描量热与热重分析(DSC/TG)研究合成荧光粉的最佳温度,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)研究荧光粉的结构,并用荧光光谱仪对荧光粉的发光效果进行检测。结果表明:用NH_4Cl作为助熔剂,合成MgMoO_4:Eu~(3+)荧光粉的最佳温度为900℃。添加NH_4Cl后,MgMoO_4:Eu~(3+)荧光粉的结构得到优化,颗粒呈椭球形,粒径约为0.5~1μm。395 nm和465 nm波长激发的发射光谱由一系列尖峰组成,分别位于592 nm(~5D_0→~7F_1),615 nm(~5D_0→~7F_2)和699 nm(~5D_0→~7F_4)处,其中615 nm处的发射峰强度最大,属于Eu~(3+)的超灵敏电偶极跃迁。添加NH_4Cl可明显提高MgMoO_4:Eu~(3+)荧光粉的激发与发射峰的强度,最佳添加量(n(NH_4Cl)/n(MgO))为1%,此时发射光谱的强度是未添加NH_4Cl时的7倍左右,395 nm激发的发射光谱对应的最佳Eu~(3+)浓度为0.1,465 nm激发的发射光谱对应的最佳Eu~(3+)浓度为0.15。     

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.     

白光LED用LaPO4:Eu3+红色荧光粉的合成与表征

利用水热法制备了性能稳定的红色荧光粉LaPO4:Eu3+,同时研究了不同的Eu3+浓度、煅烧温度对荧光粉发光性能的影响.通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)来表征荧光粉的晶体结构和颗粒大小及形貌;用激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来表征荧光粉的荧光性能.结果表明:未煅烧时前躯体主要是六方晶相LaPO4·0.5H2O,煅烧温度在900℃时,所制备样品为单斜相LaPO4:Eu3+;SEM图像显示5 at.%Eu3+掺杂LaPO4呈椭球形,颗粒长约为500 nm,宽约为300 nm.最大发射波长和激发波长分别为592 nm和393 nm,发射光谱中592 nm和612 nm的发射峰对应的是Eu3+离子的5D0→7F1和5D0→7F2跃迁.其荧光寿命为3.32 ms.     

红色荧光粉BaAl_2Si_2O_8:Eu~(3+),Li~+的制备和发光性能研究

通过高温固相法合成了红色荧光粉系列Ba_(1-x)Al_2Si_2O_8:Eu_x~(3+),Li_(0.03)~+,并系统地研究了该系列荧光粉的晶体结构和发光性质的变化。合成的试样均为BaAl_2Si_2O_8晶体,均单斜晶系,空间群为C2/m(12)。Eu~(3+)取代Ba~(2+)格位进入基质BaAl_2Si_2O_8晶体,造成了基质晶胞参数a,b,c和晶胞体积V相应地减小,只引起了基质晶体结构轻微的畸变。试样的激发光谱位于220 nm~550 nm,由一个宽带激发谱和一组锐线峰带构成,激发光谱中的最强峰为393 nm(~7F_0→~5L_6)。通过393 nm波段对系列试样进行有效激发,收集到发射光谱均位于550 nm~750 nm,且由发射光谱中出现多条锐线峰,在614 nm(~5D_0→~7F_2)处发射峰最强,Eu~(3+)的595 nm(~5D_0→~7F_1)发射峰劈裂产生了590 nm、595 nm和599 nm处的三个分裂峰,而614 nm(~5D_0→~7F_2)发射峰劈裂为614 nm、617 nm、619 nm、622 nm和627 nm处的五个分裂峰,Eu~(3+)取代Ba~(2+)进入基质晶格BaAl_2Si_2O_8中,与其临近的氧配体形成了C2的点群对称性和Eu~(3+)主要占据非反演对称中心格位。系统研究了该系列荧光粉发光性能与掺杂离子Eu~(3+)浓度的关联。研究结果显示,当掺杂离子Eu~(3+)浓度x≤0.03时,荧光粉的发光强度随着掺杂离子Eu~(3+)浓度x的增加而增加,当x0.03时,随x的增加而减小。试样的色坐标不随掺杂离子Eu~(3+)浓度改变而改变;该系列荧光粉浓度淬灭机理为电偶极–电偶极相互作用。