Ce3+掺杂石榴石基荧光材料的光谱调控研究进展

Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料凭借其良好的物化特性、高荧光转换效率、较短的荧光寿命、激发光谱与紫外/蓝光发光二极管发射谱的高效匹配等特点,被广泛用于照明、显示、医学成像等领域。得益于石榴石结构丰富的阳离子格位,通过多种类基质化学组分取代可实现Ce³⁺发射波长从460～610 nm范围内的连续可调,不仅大大拓宽了其潜在应用场景,也为Ce³⁺发光理论的建立和完善提供了广泛的素材。然而随着近年来相关实验探索的大幅增加,种类较为庞杂的Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料特性与发射波长调控理论常常出现无法解释甚至矛盾之处,成为阻碍Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料发展的重要瓶颈之一。针对这一问题,本文简要介绍了基质化学组分取代调控Ce³⁺发射波长的几种主要理论,综述了近年来Ce³⁺掺杂石榴石基荧光材料的研究进展,并结合理论与实验,主要从[CeO₈]畸变因子角度出发,讨论了离子取代对Ce³⁺发光性能的影响。     

水热法稀土掺杂LaF3发光材料的制备及其荧光性能研究

稀土掺杂LaF₃发光材料因具有优越的物理与化学性能,已广泛应用于LED显示、照明节能、光学通讯和荧光探针等领域。笔者以氧化镧、氧化铕、硝酸、氟化钠、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,采用简单水热法合成了LaF₃∶Eu³⁺红色荧光粉,并探讨pH值、反应温度以及表面活性剂用量对产物的物相结构、形貌尺寸和荧光性能的影响。研究结果表明:水热产品均是六方晶系的LaF₃∶Eu³⁺纳米晶,晶粒尺寸介于20~100 nm内。荧光结果表明:LaF₃∶Eu³⁺纳米晶在397 nm(7F0→5L6)光源激发下表现出良好的橙红色发射(592 nm,5D0→7F1)。当Eu^3+离子掺杂摩尔浓度为9%时,样品的荧光强度达到最大值,更高的Eu掺杂浓度会引起荧光猝灭。     

TiO2-SiO2∶Eu3+荧光粉的制备及发光性能的研究

采用溶胶凝胶法制备TiO₂-SiO₂∶Eu³⁺发光材料，通过XRD, FTIR,荧光光谱仪的测试表征材料的结构和发光性能。结果表明，通过溶胶凝胶法成功的制备了TiO₂-SiO₂复合氧化物荧光粉。FTIR证明1070cm^-1为Si-O-Si的反对称伸缩振动，795cm^-1为Si-O-Si的对称伸缩振动，937cm^-1为Ti-O-Si特征峰。荧光光谱表明以465nm为激发波长，Eu³⁺在612nm(⁵D₀→⁷F₂)红色发光最强。Ti/Si为1∶1时，Eu³⁺掺杂浓度为4mol%时发光强度最佳。     

金属离子掺杂对TiO_2:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换材料发光性能的调控研究

稀土文章采用水热法合成掺杂不同金属离子的Ti O2:Yb3+/Er3+上转换发光材料。系统的探讨了不同的金属离子对Ti O2:Yb3+/Er3+发光材料发光性能、形貌以及晶型的影响。具体到通过荧光光谱数据分析离子价态、离子半径等对红、绿光性能的影响;通过SEM数据分析掺杂不同金属离子对应样品形貌的变化;通过XRD数据分析掺杂不同金属离子对应样品的晶型的变化。结果表明离子价态以及离子半径都会改变Ti O2:Yb3+/Er3+材料的发光性能,但与Ti O2:Yb3+/Er3+材料发光性能之间不存在线性关系;掺杂不同金属离子不会改变样品的形貌;掺杂不同金属离子得到了纯相的Ti O2:Yb3+/Er3+样品,且不改变样品的晶型。     

Li+掺杂浓度对Sr3ZnNb2O9:Eu3+荧光粉发光特性的影响

Li⁺作为电荷补偿剂可以提高Sr₃ZnNb₂O₉:Eu³⁺荧光粉的发光强度和热稳定性。本文通过高温固相反应成功制备了Sr₃ZnNb₂O₉:xEu³⁺,yLi⁺(0≤x≤0.5,0≤y≤0.5)荧光粉,为了鉴定和描述样品的物相、发光特性和热稳定性,进行了XRD和发光光谱测试。结果表明:Eu³⁺和Li⁺已经成功掺入到基质材料中,并取代Zn²⁺位点;Li⁺的最佳掺杂浓度为0.3(摩尔分数),浓度猝灭类型是在最近邻离子之间;掺杂Li⁺提高了荧光粉的热稳定性,活化能为0.193 eV,CIE色坐标为(0.651,0.349),非常接近国际照明委员会规定的标准色坐标。     

镁铝尖晶石粉体制备及其在发光材料领域的研究进展

镁铝尖晶石作为一种有前途的绿色环保型无机功能材料,凭借其优良的性能和低廉的价格等特点而受到广泛关注。在总结镁铝尖晶石基本结构和特点的基础上,对镁铝尖晶石粉体的主要制备方法及其在发光材料领域的研究进展进行了综述。相比于传统固相法和燃烧法,液相法中的环保型水热合成技术在制备特殊形貌的纳米级镁铝尖晶石功能粉体方面具有优势。此外,分析了稀土、过渡元素离子掺杂镁铝尖晶石（MgAl₂O₄）发光材料的荧光性能特点,指出稀土掺杂镁铝尖晶石的上转换发光尚待深入研究,以适应其在生物医学中的应用;过渡元素离子掺杂镁铝尖晶石发光材料,则凭借其鲜艳的色彩表现有望作为一种有前途的固体激光材料。     

类蓝宝石立方氧化铝透明陶瓷的冷高压制备、显微结构和光学性能

采用GPa级高压低温烧结制备出立方γ-氧化铝(γ-Al₂O₃)透明陶瓷材料,通过调节温度并研究了立方γ-氧化铝陶瓷在常压和高压下的相变行为、显微结构和掺杂稀土离子(Eu³⁺)的发光特性。结果表明：采用5 GPa压力和温度为300℃所烧结的立方氧化铝透明陶瓷,其直线透过率在可见光和近红外波段达到86%,与蓝宝石单晶体在该波段的透光性能一致,并且其平均晶粒尺寸小于20 nm,Vickers硬度达16 GPa。另外,在立方氧化铝基质中掺入三价稀土Eu³⁺后,三价Eu³⁺能自还原为二价Eu²⁺。当对Eu³⁺掺杂γ-Al₂O₃材料加热至300℃后,其荧光光谱表现出最强的Eu²⁺发射,继续升高温度至1 200℃后,二价Eu²⁺的发射强度降低至最小值,并恢复为三价Eu³⁺的发射。这表明立方氧化铝具有自还原的结构优势,有利于获得低价金属离子掺...     

3-氨基香豆素衍生的荧光探针

香豆素是常用的荧光生色团，在发展新型高效的荧光探针中有重要应用。3-氨基香豆素是一种α,β-脱氢氨基酸内酯，为其发展成为有多种生物活性与其他功能分子提供了独特的结构基础。迄今为止，以3-氨基香豆素为原料发展了一系列荧光探针分子，快速检测金属离子和生物分子。综述了以3-氨基香豆素为原料发展的一系列新的荧光探针，这些探针主要用于选择性地高效探测Hg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Pd²⁺、Zn²⁺和Cr²⁺等多种金属离子、硫离子、半胱氨酸和β-巯基乙醇等生物硫醇、H₂O₂和活性蛋白质。     

MOFs基电化学传感器及其重金属离子检测应用研究进展

现代工业化快速发展，重金属等环境污染严重影响公众健康和生态系统安全。基于MOFs及其复合材料的电化学传感系统是重金属污染物分析检测领域的研究热点。综述了基于MOFs及其复合材料的电化学传感器的构建及其在重金属离子检测中的应用研究进展，简要概述了MOFs材料的组成、结构、分类命名、制备技术、电化学传感优势性能等；探讨了MOFs/碳纳米材料、MOFs/金属纳米材料和MOFs/导电聚合物复合材料应用于电化学传感器的优势特性；详细讨论了MOFs基电化学传感器在Pb²⁺、Hg²⁺和Gd²⁺等重金属离子检测方面的应用研究进展；对MOFs基电化学传感器在重金属离子检测应用中的优势及存在的问题进行了分析，并对未来研究发展趋势进行了展望。     

MgO-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷研究进展

透明玻璃陶瓷具有热膨胀系数可调、强度高、化学稳定性好的优点,且兼具透光/发光的特性,是一种在光学信息、生物技术、激光技术、红外遥感及民用照明等领域有着广泛的应用前景的新型功能材料。本文简述了玻璃陶瓷的透光机制,对形核剂、过渡金属离子及稀土离子掺杂MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS)系透明玻璃陶的析晶及透光/发光性能方面的研究进展进行了介绍,并简要分析了开发具备透光/发光性质的高结晶度MAS透明玻璃陶瓷材料存在的问题,最后展望了透明玻璃陶瓷的发展趋势与前景。     

九种M~(2+)掺杂对NaYF_4:Yb,Er上转换红光的影响研究

本文通过水热法合成不同浓度M~(2+)掺杂的NaYF_4:18%Yb~(3+),2%Er~(3+)上转换发光材料。系统的探讨了九种二价金属离子掺杂以及不同掺杂浓度对材料的上转换红光强度的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、荧光光谱等测量手段对样品进行了形貌、晶相、发光性质的表征。2%掺杂浓度下全部离子对上转换发光均稍有增强;5%掺杂浓度下,Sr、Ca对上转换荧光的增强效果最为显著,Ni、Zn、Co稍有增强,而Mg、Cu、Mn、Ba均降低了发光;10%掺杂浓度下,Mg、Ca对上转换荧光的增强效果最为显著,Zn稍有增强,而Ni、Sr、Cu、Mn、Ba、Co均降低了发光。荧光光谱结果表明碱土金属掺杂对发光的增强效果优于过渡金属掺杂,过渡金属对材料形貌的改善效果优于碱土金属。二价金属离子对红光的增强效果明显优于绿光。     

Yb3+掺杂VSB-1的合成及其光谱性质研究

为了合成理想的发光材料，将微孔磷酸镍材料VSB-1与稀土元素相复合，研究其光谱性质。研究表明，在波长为346 nm的紫外光激发下，随着Yb³⁺添加量的增加，发光强度逐渐增强。证明VSB-1与Yb³⁺相复合，在一定条件下能合成良好的发光材料。     

近紫外激发单一基质荧光粉的研究进展

白光LED （light-emitting diode）因其优异的发光性能被誉为是第四代固体照明光源。本文以量子效率作为核心参数,以暖白光为最终目标,分别对蓝、绿、红三基色稀土掺杂无机荧光粉和单一基质单掺、共掺、多掺的暖白光荧光粉的研究现状进行调研。结果表明,高量子效率的近紫外激发蓝色荧光粉其激活离子主要为Eu²⁺、Ce³⁺,绿色荧光粉为Tb³⁺和Eu²⁺,红色荧光粉为Eu³⁺和Eu²⁺。现有的单一基质暖白光荧光粉仍然存在诸多技术瓶颈,如：红光不足、显色指数偏低、量子效率偏低等。基于此,建议从已有的高效红粉出发制备单一基质白光荧光粉,以消除光谱中缺乏红色成分这一难题,并适当引入除Mn之外的过渡金属元素,同时加强对基质动力学理论,以及基质和稀土之间的电子耦合作用动力学理论的研究,期望能实现稀土掺杂无机荧光粉的设计计算与可控制备。     

生物基吸附材料在金堤河水体生态污染治理中的应用

针对金堤河水体存在较为严重的重金属离子污染的现象，以玉米秸秆为原料，通过添加氯甲烷、环氧氯丙烷、四乙烯五胺、三丙胺和叔丁醇钾等处理剂，制备了一种新型生物基吸附材料SXF-1，并评价了其对重金属离子Cr⁶⁺和Pb²⁺的吸附效果。实验结果表明，当生物基吸附材料SXF-1的加量为0.5%、水样pH值为5、水样中重金属离子的浓度为50mg·L^-1、吸附时间为12h、实验温度为20℃、干扰离子浓度为5000mg·L^-1时，Cr⁶⁺和Pb²⁺的去除率分别能够达到96.15%和90.04%。研究结果认为，生物基吸附材料SXF-1对重金属离子Cr⁶⁺和Pb²⁺的吸附处理效果较好，能够满足金堤河水体生态污染治理的要求。     

木质素磺酸钙-石墨烯复合量子点的制备及性能

木质素磺酸盐是造纸工业主要副产物之一,本文利用木质素磺酸钙和柠檬酸为原料通过绿色简便的原位反应制备木质素磺酸钙/石墨烯复合量子点,利用荧光光谱、紫外可见光谱和透射电镜等研究了复合量子点的光学性能、结构模型和对金属离子的选择性吸附性能,结果表明该复合量子点的荧光强度是石墨烯量子点的4倍多,并且复合量子点可以选择性识别Fe³⁺,在10～500μmol/L范围内,Fe³⁺的浓度与复合量子点溶液的荧光强度有良好的线性关系,可应用于Fe³⁺的检测。此荧光探针制备简便,成本低廉,检测铁离子速度快,准确性高,选择性好,在离子检测方面有潜在的应用价值。     

基于第一性原理计算的Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+长余辉材料持续发光机理

长余辉材料应用广泛,但种类繁多、发光机理难以被普遍阐释。针对发光–余辉性能好的Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺硅酸盐长余辉材料,构建Sr₂MgSi₂O₇基质、Eu掺杂及(Eu,Dy)共掺杂Sr₂MgSi₂O₇的分子模型,进行第一性原理计算。从电子结构角度解译电子跃迁俘获路径,并阐释Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺的持续发光机理。结果表明：Eu、Dy离子的掺入使Sr₂MgSi₂O₇由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体;Dy 5d态主要位于Fermi能级与Eu 5d态之间,并与Eu 5d态存在能量重叠,这证实了Dy³⁺作为电子陷阱的合理性。S...     

均三嗪衍生物比色识别Cu2+及荧光识别Zn2+

以对氨基苯腈、邻叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基水杨醛为原料合成了两种含有均三嗪对称结构的离子探针1和2，通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外、质谱对合成产物进行表征，确认其结构。利用紫外吸收光谱和荧光光谱两种手段分别考察了探针1和探针2在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中对金属离子（Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺）的识别性能，通过核磁共振氢谱对探针1与Zn²⁺的识别机理进行研究。结果表明，两种探针热稳定性强，探针1溶液中加入Zn²⁺会引起荧光强度的显著增强，抗干扰性强，是一种高选择性识别Zn²⁺的荧光增强型探针；探针2中加入Cu²⁺后溶液由无色变成黄色，紫外光谱长波长处出现新吸收峰，是一种可裸眼识别的、高效的紫外Cu²⁺探针。     

稀土掺杂ZnO纳米材料的制备与表征

采用超声化学法，以六水合硝酸锌、六水合硝酸铕和三乙醇胺为原料，在加入聚乙二醇20000的水中进行反应，制备了呈球状的纳米ZnO:Dy³⁺。采用微波水热法制备ZnO:Eu³⁺纳米材料。采用X射线衍射(XRD)、场致发射扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等技术对所制备的样品进行了系列表征。结果表明：掺杂后并未改变纳米颗粒的晶型结构，紫外-可见吸收光谱显示其在紫外、可见光区域的吸收能力均有所增强；荧光光谱显示在紫外、可见光区存在多个发光峰，掺杂后发光强度增强。     

一例Cd-MOF材料的合成及其对金属离子的荧光识别

通过水热法合成了一例Cd-MOF材料(化合物1)，分子式为Cd(C₅H₄NS)₂。单晶衍射分析表明化合物1属于单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数a=17.488 9,b=7.335 7,c=19.035 5,α=90,β=110.771,γ=90。对化合物1进行荧光性能研究，荧光结果分析表明，化合物1在420 nm处有强的荧光发射峰。并研究了化合物1对不同金属离子的荧光特性。通过荧光光谱测试表明，化合物1对金属离子有一定的识别性能，尤其是对Cu²⁺具有良好的荧光识别能力。     

Ce3+–Eu3+共掺Y3Al5O12透明陶瓷荧光性能

Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)发射谱中红光成分的不足导致了白光LED色温偏高且显色性较差,一种解决方案是引入能发射红光的激活离子与Ce³⁺共掺杂以使YAG:Ce³⁺发射谱红移。本工作报道了Ce³⁺–Eu³⁺共掺Y₃Al₅O₁₂(YAG:Ce³⁺/Eu³⁺)透明陶瓷的制备、结构和荧光性能。该材料体系在Eu含量高达25%时仍保持纯石榴石相结构,且Eu³⁺的荧光猝灭浓度高达9%左右,比Pr³⁺和Sm³⁺等离子更适合用作YAG的红光发射激活剂。YAG:Ce³⁺/Eu³⁺透明陶瓷在蓝光(如442和466 nm)激发下的Ce³⁺荧光发射随着Eu含量的...