Tm3+和Ln3+(Ln3+ = Yb3+, Er3+, Pr3+, Ho3+, Eu3+) 共掺氟化物纳米晶体的光谱学性质

应用激光光谱学及发光学的理论和方法研究了Tm³⁺/Ln3+(Ln³⁺=Yb³⁺, Er³⁺, Pr³⁺, Ho³⁺, Eu³⁺)离子在LaF3和LaOF纳米颗粒中的发光特性, 探讨了获得蓝绿光发射的方式, 分析了Tm3+离子的荧光发射对基质构成和共掺杂离子的依赖性质. 研究结果表明, 在氟化物纳米晶体中进行Tm³⁺和Ln³⁺(Ln³⁺ =Ho³⁺, Pr³⁺, Er³⁺, Eu³⁺)的共掺杂, 能有效地获得可见光发射, 显著提高荧光量子产率, 在太阳能光伏电池中具有很大的应用潜力.     

Pr~(3+)/Tm~(3+)共掺LaOF纳米体系中能量转移的光谱学研究

在较低温度下,利用水热法和溶剂热法两种不同方法,分别制备了Pr3+/Tm3+共掺的六方相和四方相晶体结构LaOF纳米颗粒.在波长为355nm激光激发下,研究了LaOF∶Pr3+/Tm3+共掺纳米体系中Tm3+离子到Pr3+离子的能量转移效应,以及由此产生的Pr3+的荧光辐射.运用光谱学方法对共掺纳米体系荧光辐射性质进行了分析,并对相应的能量转移机理进行了探讨.结果表明:从Tm3+到Pr3+的能量转移源于Tm3+的1D2-3F4与Pr3+的3H4-3P0之间的交叉弛豫.同时,分析讨论了制作方法、样品环境温度、掺杂浓度等因素对能量转移效率和荧光光谱性质所产生的影响.     

Yb3+/Er3+双掺杂白磷钙石荧光骨修复材料的制备及其发光性能研究

白磷钙石（whitlockite,WH）是人体骨组织中含量第二的骨矿物质,具有良好的生物活性和诱导成骨性能。WH结构的荧光粉由于其结构类型多样、较低的声子能量以及可调谐的光致发光,被广泛应用于LED灯等领域。采用化学沉淀法制备了含不同物质的量比的Yb³⁺和Er³⁺共掺杂白磷钙石的上转换发光纳米材料(Yb³⁺/Er³⁺-WH),在水溶液中有良好的分散性。在980 nm的激光器的激发下,不同比例掺杂的Yb³⁺/Er³⁺-WH纳米颗粒均可发射波长为530、550 nm的绿光和660 nm的红光。由测得的荧光光谱结果可知,当Yb³⁺和Er³⁺的物质的量比为10∶1时,上转换发光强度最高,有较高的能量传递效率。Yb³⁺/Er³⁺ -WH粉体作为具有成骨活性的荧光标记材料在骨修复领域具有一定的应用潜力。     

共沉淀法合成CaMoO4:Eu3+0.18,B3+0.1红色荧光粉

采用共沉淀法制备了Eu3+、B3+共掺杂的白光LED用CaMoO4红色荧光粉,研究了不同Eu3+和B3+掺杂量对样品发光性能的影响.利用XRD和PL分别对样品的结构和发光性能进行了表征,结果表明:900℃灼烧3 h后得到CaMoO4纯相;荧光发射强度随Eu3+掺杂量的增加先增大后减小,在Eu3+掺杂量为0.18(物质的量分数)时达到最大值;随着B3+掺杂量的增加,CaMoO4:Eu3+0.18,B3+x的荧光发射强度逐渐增强,当B3+的掺杂量超过0.1时,样品的颗粒发生严重团聚.     

一种新型发红光材料SrGdGa3O7:Eu 3+及其性质研究

 采用高温固相法合成了发红光的荧光粉SrGdGa₃O₇:Eu³⁺。漫反射光谱和激发光谱中Eu^₃₊的电荷迁移带、Eu³⁺离子f→f跃迁以及Gd³⁺离子^8S_7/2→⁶I_7/2的跃迁相互吻合;监测Eu³⁺离子的特征发射,激发谱中有Gd^3+离子的激发线表明存在Gd³⁺→Eu³⁺的能量传递。发射光谱中以⁵D₀→⁷F₂ 跃迁为主,表明Eu³⁺离子所占据的晶体学格位没有对称中心的Cs格位。根据低温下的发射光谱计算了⁷F₁ 和^7F₂ 能级完全解除简并后的每个分裂能级的位置。Eu³⁺的发射发生明显的温度猝灭现象,同时发射谱线的分辨率也逐渐降低。Eu³⁺离子的⁵D₀→ ⁷F₂ 跃迁在不同温度下的荧光衰减曲线相似;随着温度的升高,荧光发射强度衰减越快,但是仍然处于毫秒数量级;⁵D₀ → ⁷F₂ 跃迁是宇称和自旋禁阻的跃迁,所以荧光衰减时间比较长。     

基于掺铕钨酸盐荧光强度比的非接触温度传感

为了突破传统测温技术应用的局限性,利用NaY （WO₄）₂：Eu³⁺玻璃陶瓷（glass ceramics,GC）实现了具有非接触、实时响应、自校准等优势的双模荧光强度比（luminescence intensity ratio,LIR）测温。采用高温熔融淬灭法制备出含NaY （WO₄）₂：Eu³⁺纳米晶的透明GC样品,并进行系列光谱测量和热敏性能分析。结果表明,样品中Eu³⁺的激发态能级⁵D₁和⁵D₀和基态能级⁷F₂和⁷F₀为两对独立的热耦合能级,可分别基于这两对热耦合能级实现性能优异的双模LIR温度传感。该双模LIR测温技术数据可靠、测温范围广、灵敏度高,再结合GC材料优势,是可用于光纤温度传感器的核心技术材料。     

共沉淀法合成CaMoO_4:Eu_(0.18)~(3+),B_(0.1)~(3+)红色荧光粉

采用共沉淀法制备了Eu3+、B3+共掺杂的白光LED用CaMoO4红色荧光粉,研究了不同Eu3+和B3+掺杂量对样品发光性能的影响。利用XRD和PL分别对样品的结构和发光性能进行了表征,结果表明:900°C灼烧3 h后得到CaMoO4纯相;荧光发射强度随Eu3+掺杂量的增加先增大后减小,在Eu3+掺杂量为0.18(物质的量分数)时达到最大值;随着B3+掺杂量的增加,CaMoO4:Eu03.+18,Bx3+的荧光发射强度逐渐增强,当B3+的掺杂量超过0.1时,样品的颗粒发生严重团聚。     

SiO2@TiO2:Eu3+核壳微球的合成、表征及发光性能研究

本文以钛酸四丁酯(Ti(OBu)₄)为钛源合成了SiO₂@TiO₂:Eu₃₊微米核壳微球,采用XRD、EDX、TG-DTA、SEM、TEM和PL等测试手段对其形貌、晶体结构和发光性质进行了表征,对SiO₂@TiO₂:Eu₃₊微米核壳微球形成过程进行了深入的探讨。结果显示,在溶剂热条件下,TiO₂:Eu₃₊纳米粒子层成功的包覆在了SiO₂球的表面,并且在500℃煅烧的条件下由无定型状态转变成了锐钛矿晶相。此外,在紫外光激发下,SiO₂@TiO₂:Eu₃₊具有非常强的红光(Eu₃₊, ₅D₀ → ₇F₂)发射。     

热处理对纳米晶ZrO_2∶Sm~(3+)晶体结构和发光性质的影响

用共沉淀法在不同的热处理温度下制备了纳米ZrO2:Sm3+发光粉体,所制备的粉体具有Sm3+离子特征强室温荧光发射。通过对不同热处理温度下样品晶体结构和发光研究发现:以此工艺制备的纳米晶ZrO2:Sm3+含有单斜相和四方相两种微观结构,四方相的含量与热处理的温度和时间有关,Sm3+离子的掺入有稳定ZrO2四方晶相的作用;因不同热处理温度下样品晶体结构不同,因此它们的发光中心不同。     

YVO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)纳米荧光粉沉淀合成及发光性质

采用沉淀法合成YVO4:Eu3+,Bi3+纳米晶.研究掺杂不同Bi3+浓度的YVO4:Eu3+纳米荧光粉在不同温度下的性质.分别采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及荧光光谱仪对荧光粉的结构、形貌和发光性能进行测试.结果表明:合成的荧光粉均为四方相YVO4,形貌呈规则的形状.Bi3+掺杂没有改变荧光粉的形貌.特征发射峰来自于Eu3+的5D0→7FJ跃迁,Bi3+掺杂改变了激发谱峰位,而且使得激发带有一定程度的展宽,同时Bi3+对Eu3+有敏化作用,在适量的浓度范围内纳米荧光粉的发光强度增强.     

水热法制备NaGd(WO_4)_2:Eu~(3+)发光材料

采用水热法,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,合成了NaGd(WO4)2:Eu3+发光材料.采集XRD,SEM图谱来表征样品的晶型与形貌,利用激发光谱和发射光谱研究了材料的发光特性.结果表明,所制得的NaGd(WO4)2:Eu3+是由纳米棒组成的绒球状发光材料,球体直径为100nm,纳米棒长2～5μm.样品不仅可以被紫外光(266nm)激发,还能被近紫外光(393nm)和蓝光(464nm)有效激发,其主发射峰值位于614nm,为红色荧光成分,且当Eu3+掺杂物质的量分数为3%时,此发射峰达到最大,该发光粉可用于制造紫外光芯片激发的白光LED.     

CaGd3F11:Eu3+超小纳米晶的制备及其发光性质研究

以无水氯化钙、稀土硝酸盐、正辛醇为原料,以正辛胺和油酸为表面活性剂,通过控制不同的反应条件,采用溶剂热法制备出形貌均匀的CaGd_3F_(11):Eu~(3+)纳米发光材料.用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光分光光度计对合成的纳米晶的粒径、形貌和光学性质进行了表征.结果表明CaGd3F11纳米晶的结晶度良好且尺寸均匀(约5nm),其作为基质材料,掺杂Eu3+表现出很强的荧光发射.     

新型红色长余辉发光材料Gd2O2S:EU3+,Si4+,Ti4+的合成及性能表征

采用高温固相反应法首次合成了新型红色长余辉发光材料Gd2O2S:Eu3+,Si4+,Ti4+.用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、分光光度计等对合成产物进行了分析与表征.结果表明:Gd2O2S:Eu3+,Si4+,Ti4+的晶体结构与Gd2O2S相同,为六方晶系.颗粒的形貌为类球形.Gd2O2S:Eu3+,Si4+,Ti4+的激发光谱呈250～400 nm宽带状,激发光谱主峰位于365 nm;发射光谱为线状光谱,归属于Eu3+的5DJ(J=0,1)→7FJ(K=0,1,2,4)跃迁.最强的发射峰为627 nm和617 nm,均属于5D0→7F2跃迁,且627 nm的发射峰明显远强于617nm,显示出纯正的红色发光;并且Si4+和Ti4+离子的共掺杂可显著延长样品Cd2O2S:Eu3+的余辉时间.     

ZnB2O4 ∶Eu3+,Yb3+的发光性质及能量传递

采用高温固相法制备ZnB₂O₄ ∶Eu³⁺,Yb³⁺近红外发光材料, 通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱研究其制备条件及Eu³⁺和Yb³⁺掺杂对材料发光性能的影响, 并考察了反应时间及Eu³⁺和Yb³⁺掺杂摩尔分数对发光强度的影响. 实验结果表明, ZnB₂O⁴ ∶]Eu³⁺,Yb3+材料中的近红外发光是通过Eu³⁺和Yb³⁺间的能量传递实现的.     

Na2 Ca2.92 Si6 O16:0.08Eu3+荧光粉的制备及其发光特性研究

采用高温固相法制备了一系列Eu3+掺杂的Na₂Ca₃Si₆O₁₆红色荧光粉.用X射线粉末衍射仪表征了荧光粉Na₂Ca_3-xSi₆O₁₆:xEu3+的结构.研究显示,Eu3+的掺入并未使Na₂Ca₃Si₆O₁₆晶体产生杂相.采用荧光分光光度计分析了Na₂Ca_3-xSi₆O₁₆:xEu3+ 的光学性质. Na₂Ca_3-xSi₆O₁₆:xEu3+荧光粉发红光,其中以波长611 nm的发射峰强度最强. Eu3+的掺杂对Na₂Ca_3-xSi₆O₁₆:xEu3+荧光粉发射光谱的峰形和峰位置无明显影响,但发光强度与Eu3+的掺杂量(摩尔分数)有关,当Eu3+的掺杂量为0.08时,Na₂Ca_3-xSi₆O₁₆:xEu3+荧光粉的发光强度达到最大值,掺杂量继续增大时会发生浓度淬灭现象,这可能是由多电子偶极相互作用引起的.结果表明:Na₂Ca_2.92Si₆O₁₆:0.08Eu3+荧光粉是一种潜在的可用于白光LED的红色发光材料.     

上转换材料NaYF4∶Er3+,Yb3+纳米晶的制备

采用溶胶 凝胶法合成NaYF₄∶Er³⁺,Yb³⁺纳米晶. 在980 nm红外激光照射下, 肉眼可观察到明亮的上转换发光; X射线粉末衍射（XRD）结果表明, 该纳米晶属于立方晶体结构; 透射电镜（TEM）照片显示, 晶粒为圆球形, 分散性好, 平均尺寸为70 nm, 符合生物标记过程中对材料的要求. 用荧光光谱仪记录了该上转换光谱, 并对发光机理进行了探讨.     

微波辐射法快速合成Eu~(3+)激活的SrMoO_4红色荧光粉

采用微波辐射法合成了Eu3+掺杂SrMoO4红色荧光粉.运用X线衍射仪及荧光分光光度计对该荧光粉的物相结构及发光性能等进行了分析和表征.结果表明:所得的样品为四方晶系、白钨矿结构的钼酸盐,空间群为I41/a.激发光谱在200～350nm处有1宽的吸收带,峰值位于290nm,属于Mo-O,Eu-O的电荷迁移带;350nm以后的吸收峰是由于Eu3+离子的f-f跃迁引起的.发射光谱由一系列发射峰组成,主峰位于617nm处,属于5 D0→7F2电偶极跃迁发射,发纯正的红光.同时,考察了微波吸收剂、反应时间、助熔剂等对发光性能的影响.     

碳酸氢铵共沉淀法制备Gd2O3:Eu纳米晶及其性质研究

以硝酸稀土为原料,碳酸氢铵作沉淀剂,PVA为分散剂,通过控制一定的反应条件,制得易沉降、过滤的碳酸钆(铕),此前驱物在一定温度下焙烧即可得到Gd2O3:Eu纳米晶.通过红外光谱、差热-热重、X射线衍射、扫描电镜等多种分析测试方法,研究了碳酸钆(铕)的组成、分解过程,以及Gd2O3:Eu的形成过程、微观形貌和粒度.结果表明:前驱物碳酸钆(铕)在较低的温度(700 ℃)焙烧即可制得Gd2O3:Eu纳米晶的纯相,属立方晶系,颗粒呈球形.当焙烧温度从700 ℃升高到1 000 ℃时,粒径从约50 nm增大到70 nm.对样品的激发光谱、发射光谱测定表明:Gd2O3:Eu纳米晶在265 nm光激发下,发红光,发射光谱谱峰在611 nm;与体材料相比,激发光谱中电荷迁移带(CTB)明显红移,从体材料的255 nm移至265 nm.     

稀土掺杂氟化物纳米晶体的合成机理和光谱特性

用水热法合成了稀土掺杂的立方相、六方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋纳米晶体.从立方相到六方相NaYF4：Eu3＋仅仅通过改变前驱物的浓度来实现,而改变RE3＋/NaF的比例,则得到正交相YF3：Eu3＋纳米晶体.通过分析XRD,TEM和荧光探针离子Eu3＋的荧光发射谱,详细研究了前驱物浓度控制的纳米晶体的生长机理,并用光谱学手段评价了结晶的好坏.为了进一步完善结晶程度和除去纳米晶体表面的羟基团,将立方相、六方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋纳米晶体退火处理,发现六方相NaYF4：Eu3＋结构是一种热力学稳定相,而立方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋则容易相变为YOF：Eu3＋,退火之后的样品均表现出一定程度的团聚.将Tb3＋离子掺杂于3种氟化物基质中,研究其荧光特性,发现在YF3：Tb3＋纳米晶体中,晶场劈裂明显,甚至在室温下,可以清晰的观察到斯托克斯劈裂.这进一步揭示了减少NaF的量,可以有效地控制生长速率,导致结晶发育良好.