Yb3+-Tm3+共掺BiOBr纳米晶的近红外上转换发光特性研究

采用水热法合成了Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶, 研究了其上转换发光性能。在980 nm光激发下, 样品中Tm³⁺离子实现了³H₄→³H₆、¹G₄→³F₄和¹G₄→³H₆跃迁, 进而发出强烈的近红外光(801 nm)和较弱的红光(655 nm)与蓝光(485 nm)。探讨了样品的上转换发光机理, 上转换发光强度与激发功率的关系表明在980 nm激发下Tm³⁺的蓝光和红光发射为三光子过程, 而近红外发光为双光子过程。随着Yb³⁺浓度增加, 近红外发光显著增强, 近红外光与蓝光(I_{801 nm}/I_{485 nm})的发光强度比高达71.4。研究结果表明, Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶在生物荧光标记领域具有潜在的应用前景。     

Eu3+掺杂Y2O3单分散红色荧光球形颗粒的尺寸可控合成与荧光性能

结合籽晶法和添加矿化剂硝酸铵, 通过均相沉淀合成和后续煅烧实现了(Y, Eu)₂O₃单分散球形颗粒(直径范围110~550 nm)的可控合成。通过XRD、FE-SEM、TEM和PLE/PL分析等手段对产物进行了系统表征。发现采用籽晶法和添加矿化剂硝酸铵可以促进球形颗粒长大。碱式碳酸盐前驱体经600℃煅烧分解为立方晶(Y, Eu)₂O₃, 且经1000℃煅烧后(Y, Eu)₂O₃依然继承球形形貌特征。所得多晶(Y, Eu)₂O₃球形荧光颗粒在242 nm激发下于615 nm处呈现最强红色荧光发射(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)。荧光粉的荧光性能呈现明显的尺寸依存性。增大球形颗粒尺寸减小了荧光寿命(1.15~1.57 ms)和荧光不对称因子[I(⁵D₀→⁷F₂)/I(⁵D₀→⁷F₁)], 但增强了荧光发射强度。     

黄磷炉渣制SiO2:Tb3+荧光材料及其发光性能研究

以工业废弃物黄磷炉渣为原料，用硝酸浸出得到具有三维网状结构的二氧化硅(SiO₂)。采用化学沉淀法制备出荧光强度较高以及良好的光学稳定特性的SiO₂:Tb³⁺荧光材料。通过X射线衍射、热重-差热分析、红外吸收光谱、扫描电子显微镜和荧光光谱等现代分析手段对荧光材料表面形貌和内部结构特征以及发光性能进行表征测试。结果表明，SiO₂:Tb³⁺荧光材料为无定型结构。在激发光谱图中，377 nm(⁷F₆-⁵L₁₀)处有一较强的激发峰，其发射峰位于544 nm处，归属于Tb³⁺的⁵D₄-⁷F₅特征跃迁发射，在紫外光照射下呈现明亮的绿色荧光。经过30天的材料稳定性测试，荧光强度下降速度仅为38 a.u/天，基本保持稳定，证实了该材料具有良好的光学稳定特性。     

Eu2+/Tb3+掺杂的Sr2Si5N8基荧光粉的制备与发光性能

采用碳热还原氮化法合成了Eu²⁺/Tb³⁺掺杂的Sr₂Si₅N₈基荧光粉, 并重点研究了Tb³⁺-Eu²⁺共掺时Sr₂Si₅N₈基荧光粉的发光性能。研究结果表明: 由于Tb³⁺的f → d间的跃迁是自旋允许的, Sr₂Si₅N₈:Tb³⁺在330 nm激发光下, 在490、543、585和623 nm四处各有一发射峰, 它们分别来源于Tb³⁺的⁵D₄ → ⁷F_j (j = 6、5、4、3)能级跃迁; 掺入Tb³⁺对Sr_1.96Si₅N₈:0.04Eu²⁺的激发谱和发射谱的形状及峰位无明显影响, 当共掺离子Tb³⁺浓度为x = 0.01时, 样品发射强度比未共掺的Sr_1.96Si₅N₈:0.04Eu²⁺提高了约20%, Tb³⁺主要通过电多极能量传递的方式转向Eu²⁺。     

Ag-SiO2-CeF3：Tb3+复合纳米粒子的制备与发光性质

采用简单的液相法在室温下制备了均匀球形的Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺核-壳结构纳米复合发光粒子,并对其结构和性能进行了表征。测试结果表明：Ag-SiO₂表面包覆上了结晶良好的六方晶系的CeF₃：Tb³⁺。Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺纳米复合粒子为球形,尺寸约为45~60 nm,该纳米复合粒子与CeF₃：Tb³⁺一样具有良好的特征绿光发射,均以544 nm附近的Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁为最强发射峰,内核贵金属Ag纳米粒子对CeF₃：Tb³⁺发光起到了一定的猝灭作用。Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺复合材料在生物检测、疾病治疗方面具有潜在的应用。     

Si3N4掺杂氮化对Sr3SiO5:Eu2+荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法制备Si₃N₄掺杂氮化Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺荧光粉。采用XRD、EDS和SEM测试结果表明: N^3-进入Sr₃SiO₅基质晶格中取代部分O^2-离子, 形成了单一相Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺固溶体。PL&PLE荧光光谱测试结果显示, Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺荧光粉在344nm紫外光的激发下发射出红橙光, 属于Eu²⁺离子典型的 4f⁶5d¹→4f⁷电子跃迁。随着N浓度的增加, Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺荧光粉发射光谱和激发光谱的强度明显增强。热稳定性测试结果表明, Si₃N₄掺杂氮化能够显著提高Sr₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉的热稳定性。通过Arrhennius模型拟合结果表明横向穿越过程(crossover)引起的Sr₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉氮化前后的温度猝灭。     

镨掺杂钛酸钙/云母钛荧光效果珠光颜料的制备及其性能研究

采用液相沉积法在云母基材表面双层包覆二氧化钛和镨掺杂氢氧化钙, 经高温煅烧在两层之间生成镨掺杂钛酸钙(CaTiO₃:Pr³⁺)荧光层。通过荧光分光光度计、全自动色差计、X射线粉末衍射仪和冷场扫描电子显微镜测试样品的性能。结果表明, 当氧化钙理论包覆率为5.3%、镨浓度相对硝酸钙为0.2mol%、煅烧温度为900℃时, 样品表面均匀、致密, 具有较好的珠光性能和荧光强度, 样品的激发光谱由264、304和380 nm三个激发峰组成, 最大发射波长主峰位于613 nm, 呈红光发射, 对应于Pr³⁺的¹D₂→³H₄跃迁。     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

Li2B4O7:Eu3+荧光体的合成及表征

利用Li₂B₄O₇作为基质,掺杂稀土元素Eu³⁺,在空气中合成了Li₂B₄O₇:Eu³⁺荧 光体.探讨了体系的烧结条件,分析了晶体结构,并研究了该体系的荧光性质.结果表明,体 系中同时存在着[BO₄]和[BO₃]结构;稀土离子Eu3+的发光以电偶极跃迁⁵D₀-⁷F₂为主,处 于非中心对称的格位上,并且可以很好地存在于基质中.     

Al3+/Yb3+/P5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃。研究了P⁵⁺和Al³⁺的引入对Yb³⁺掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱, 以及Yb4d电子结合能的影响, 并初步探索了其机理。研究结果表明, Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O^2-→Yb³⁺的电荷迁移吸收, 其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb³⁺的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下, 引入Al³⁺会引发石英玻璃中Yb³⁺还原为Yb²⁺, 其典型的吸收峰位于330 nm处; 然而, 在Al³⁺/Yb³⁺共掺的基础上再引入P⁵⁺, 且P⁵⁺/Al³⁺摩尔比大于1时, 可以有效抑制Yb²⁺的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb³⁺激发态向基态跃迁的结果, 可见发光(525 nm)归因于Yb²⁺的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb³⁺掺杂光纤具有一定的指导意义。     

紫外激发蓝色荧光粉Sr2-x-yB5O9Cl:xEu2+,yTb3+的合成和发光性能

采用高温固相反应法合成Sr_2-x-yB₅O₉Cl:xEu²⁺,yTb³⁺蓝色荧光粉。用X射线衍射表征材料的晶体结构、用荧光光谱仪测定Eu²⁺和Tb³⁺的掺杂浓度,研究了助溶剂H₃BO₃过量浓度和反应温度对荧光粉发光性质的影响。结果表明,单掺杂Eu²⁺时,其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极交互作用机制,浓度猝灭临界距离为R_C=1.71 nm。在紫外（230-410 nm）波段有强而宽的吸收带,表明此粉是一种近紫外白光LED用的蓝色荧光粉。     

紫外光激发Ce3+掺YVO4蓝光发射性能研究

利用提拉法生长了YVO₄和掺2.0at% CeO₂(或Ce₂(CO₃)₃)的YVO₄: Ce³⁺晶体。样品的XRD测试表明Ce³⁺代替Y³⁺进入晶格, Ce³⁺的加入并没有影响YVO₄的晶格结构。XPS测试显示YVO₄: Ce³⁺晶体中Ce离子3d分裂为882.0、885.8、902.9、908.0和915.9 eV等5个峰, 峰位表明样品中铈离子是以Ce³⁺和Ce⁴⁺两种价态形式存在。YVO₄和YVO₄: Ce³⁺激发谱都呈现出260~360 nm宽带激发, 此激发带源于基质中VO₄^3-离子团的配体O到V的电荷迁移吸收。使用325 nm的紫外线激发时, 两种样品均可发出以440 nm 为中心的宽带蓝光,其中YVO₄发射峰应归属于VO₄^3-离子团中³T₂→¹A₁和³T₁→¹A₁跃迁; 而YVO₄: Ce³⁺的蓝光发射则来源于Ce³⁺的5d→4f 的跃迁。分析可知YVO₄: Ce³⁺中VO₄^3-的π轨道和Ce³⁺的电子波函数能有效地重叠, 使得VO₄^3-和Ce³⁺可通过交换作用有效地向Ce³⁺传递能量, 可大幅提高Ce³⁺的蓝光发射强度。实验结果显示YVO₄: Ce³⁺可作为UV-LED管芯激发的白光发光二极管用高亮度蓝色发光材料。     

Eu3+掺杂Lu3Al5O12球形荧光颗粒的合成及性能研究

以尿素为沉淀剂, 通过均匀沉淀技术制备前驱体颗粒, 经后续煅烧获得分散性能良好的球形(Lu_0.95Eu_0.05)₃Al₅O₁₂((Lu_0.95Eu_0.05)AG)荧光颗粒。通过调整尿素浓度实现了球形荧光颗粒尺寸的可控合成。在此基础上, 采用 FT-IR、TG/DTA、XRD、FE-SEM、TEM和PLE/PL对材料的合成、物相形成及荧光性能等进行一系列表征。分析结果表明: 前驱体经较低的温度1100℃煅烧即可获得(Lu_0.95Eu_0.05)AG球形荧光颗粒, 且该荧光颗粒具有高的理论密度, 适于闪烁体材料的应用。在235 nm电荷迁移带(CTB)的激发下, (Lu_0.95Eu_0.05)AG石榴石于592 nm (Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁磁偶极子跃迁)处呈现优异的橙红光发射, 其色坐标为(0.63, 0.37)。该荧光颗粒的发光强度随颗粒尺寸的增大而增强, 荧光寿命随颗粒尺寸的增大而缩短。球形(Lu_0.95Eu_0.05)AG石榴石颗粒有望成为一类新型荧光材料, 广泛应用于照明及显示领域。     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。     

Crystal growth and spectral properties of pure and Co-doped Mg3B2O6 crystal

Novel pure and cobalt-doped magnesium borate crystals (Mg₃B₂O₆) have been grown successfully by the Czochralski technique for the first time. Crystal growth, X-ray powder diffraction (XRD) analysis, absorption spectrum, fluorescence spectrum as well as fluorescence decay curve of Co²⁺:Mg₃B₂O₆ (MBO) were described. From the absorption peaks for the octahedral Co²⁺ ions, the crystal-field parameter Dq and the Racah parameter B were estimated to be 943.3 cm⁻¹ and 821.6 cm⁻¹, respectively. The fluorescence lifetime of the transition ⁴T₁(⁴P) → ⁴T₂ centered at 717 nm was measured to be 9.68 ms.     

柔性Eu3+掺杂SiO2纳米纤维薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了柔性Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜, 采用SEM、XRD、FT-IR、TG和PL等测试方法对材料进行表征。Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜在热处理后纤维直径变小, 纤维表面平滑无粘连。通过控制升温速度, 纤维薄膜经热处理后仍具有较高的力学强度, 750℃热处理后其拉伸强度可达4.31 MPa, 经过多次弯曲仍能保持原样。在392.6 nm光源激发下, Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜在570~670 nm附近呈现出来自于⁵D₀→⁷F_J的发射峰。当Eu³⁺掺杂浓度为8mol%时, 经过750℃热处理后Eu³⁺掺杂SiO₂纤维薄膜的发光强度达到最大值。