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。     

Yb3+,Tb3+共掺杂Sr2B2O5荧光粉的制备及其下转换发光性能的研究

采用高温固相法合成了Tb³⁺, Yb³⁺共掺杂的Sr₂B₂O₅荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对样品的物相结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明, 合成样品为单斜结构的Sr₂B₂O₅相。分别使用543 nm和980 nm的监测波长, 得到的激发光谱均在354 nm、374 nm处有较强的激发峰, 其中374 nm处最强, 说明Sr₂B₂O₅荧光材料在近紫外光区对太阳光有很强的吸收; 在374 nm( Tb³⁺:⁷F₆→⁵D₃) 紫外光激发下, 观察到Tb³⁺: ⁵D₄→⁷F_J ( J = 6, 5, 4, 3) 可见光区发射光, 并检测到Yb³⁺: ²F_5/2→²F_7/2的近红外发射光。通过研究激发光谱和发射光谱与Yb³⁺掺杂浓度的关系, 发现在单斜晶体Sr₂B₂O₅中, Yb³⁺具有很高的猝灭浓度。     

Ce3+-Tb3+共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce³⁺-Tb³⁺共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb³⁺掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce³⁺和Tb³⁺的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb³⁺掺杂量增加,位于380 nm处Ce³⁺的特征发射峰减小,543 nm处Tb³⁺的特征发射峰增强,证实Ce³⁺和Tb³⁺之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb³⁺掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。     

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⁺。     

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。     

Gd2ZnTiO6∶Sm3+荧光粉的制备及发光性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出一系列Gd_2-2xZnTiO₆∶xSm³⁺(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.11)橙红色荧光粉,并对样品的晶体结构、微观形貌及荧光性能进行了测试和研究。结果表明：所制Gd₂ZnTiO₆∶Sm³⁺(GZT∶Sm³⁺)荧光粉均为双钙钛矿结构,属于单斜晶系(空间群：P2₁/n),由几十微米大小无规则形状的颗粒堆积而成。在407nm近紫外光激发下,GZT∶Sm³⁺的发射光谱展示出两个较弱的发射峰(⁴G_5/2→⁶H_5/2,566nm;⁴G_5/2→⁶H_9/2,650nm)和一个较强的发射峰(⁴G_5/2→⁶H     

Lu2.94Al5O12:0.06Ce3+绿色荧光粉的制备及光致发光

采用高温固相法制备了Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征。结果表明,所合成的Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉为立方晶系,表面为类球形。激发光谱中,位于340和450 nm的激发峰分别归属于4f的两个能级到5d能级的跃迁而产生的吸收,340 nm处的激发峰是由于发光是由于²F_5/2到5d的跃迁,而450nm处的激发峰是由于²F_7/2到5d的跃迁。发射光谱中,位于525 nm的发射峰对应Ce³⁺的4f-5d电子跃迁。当Ce₃₊掺杂量为6%,1500℃煅烧5 h时,Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉CIE色坐标为(0.3683,0.5959),是一种可以用作白光LED的绿色荧光粉。     

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。     

(La0.88Yb0.10Ho0.02)2W2O9荧光粉的上转换发光及双模式荧光测温

采用共沉淀法制备了Yb-Ho共掺的La₂W₂O₉纳米晶。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和荧光光谱(PL/PLE)对前驱体及产物进行表征。系统地研究了样品包括功率/温度依赖发射光谱、潜在上转换发光机制、主发射的衰减动力学、发光颜色等上转换发光特性及荧光测温性能。结果表明在不同功率980 nm光源激发下，(La_0.88Yb_0.1Ho_0.02)₂W₂O₉荧光粉在654 nm出现最强发射峰，对应于Ho³⁺离子的⁵F₅→⁵I₈跃迁。在298-548 K温度范围内的上转换发光性能研究表明所得荧光粉可通过荧光强度比模式(FIR)和荧光寿命模式(FL)实现双模式荧光测温。在980 nm光源激发下，所得荧光粉可基于Ho³⁺的最强发射峰^5<...     

一步水热合成Sm3+-SrTiO3/TiO2复合纳米纤维及可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基体和反应物,通过一步水热法,将SrTiO₃原位构筑在TiO₂纳米纤维表面的同时将稀土Sm³⁺掺入SrTiO₃中,合成了Sm³⁺-SrTiO₃/TiO₂复合纳米纤维光催化材料.利用XRD、XPS、FESEM和HRTEM等测试手段对样品进行了表征.以罗丹明B和对氯苯酚模拟有机污染物进行光催化降解.结果表明：稀土Sm³⁺掺杂进入SrTiO₃晶格取代Sr²⁺,在SrTiO₃禁带内形成杂质能级,拓宽了光谱响应范围;同时在SrTiO₃晶格内引入了缺陷位,成为电子的捕获中心,降低了载流子的复合几率;而SrTiO₃与TiO₂复合形成异质结,进一步提高了光生电子-空穴的分离程度,Sm³⁺-SrTiO₃/TiO₂复合纳米纤维表现出良好的可见光催化活性。     

新型双钙钛矿Ca2GdSbO6:Sm3+橙红色荧光粉的制备及其发光性能

用高温固相法合成一种新型系列橙红色荧光粉Ca₂Gd_1-xSbO₆:x Sm³⁺(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06),使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)光谱、高温荧光光谱和荧光衰减寿命等手段表征其物相结构、晶体结构、化学纯度和光学性质,研究了材料的发光性能。结果表明,这种荧光粉基于Sm³⁺在597 nm处的⁴G_5/2→⁶H_7/2跃迁,引入Sm³⁺作为发光中心在407 nm激发下可发出波长为597 nm的橙红光。随着Sm³⁺离子浓度的提高Ca₂GdSbO₆:Sm³⁺荧光粉的发光强度先提高后降低。根据Dexter理论,其浓度猝灭是电偶极-电偶极相互作用主导的,Sm³⁺离子的最佳掺杂浓度为x=0.03。...     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。     

Bi3+/Eu3+共掺Y2MgTiO6荧光粉的发光性能研究

采用高温固相法合成了Bi³⁺和Eu³⁺共掺的Y₂MgTiO₆荧光粉，X射线衍射谱(XRD)分析表明，所有样品的晶体结构均为单斜晶系P2₁/n, Bi³⁺和Eu³⁺掺入Y₂MgTiO₆中并替代Y³⁺的位置。通过光致发光光谱、X射线激发荧光谱(XEL)系统研究了Bi³⁺和Eu³⁺掺杂浓度与发光强度之间的关系。荧光分析表明，Y₂MgTiO₆∶Bi³⁺,Eu³⁺荧光粉可被271nm左右的近紫外光激发，在620nm处表现出较强的红光发射带，这一发光属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂特征跃迁；当Eu³⁺掺杂量为20%(摩尔分数)...     

Nd3+掺杂的NaYF4:Yb@NaYF4:Ho上转换纳米颗粒的光谱分析

上转换纳米颗粒因具有良好的穿透深度和发光强度被广泛地应用在生物标记或生物成像中。实验制备了核壳结构的NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒, 分散均匀, 粒径在50 nm左右。通过光谱分析可知, 该纳米颗粒可在980 nm激光激发下发射波长为650 nm为主的发射光。进一步对该核壳结构的NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒进行Nd³⁺掺杂, 制备了可被800 nm激光激发且发射强红光的纳米颗粒。通过比较多种不同结构的Nd³⁺掺杂NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒的荧光光谱发现, NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho,Nd纳米颗粒发射光最强, 表明Nd³⁺掺杂在NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒的壳层中最佳。最后对NaYF₄:Yb³⁺50%@NaYF₄:Ho³⁺1%,Nd³⁺x%纳米颗粒Nd³⁺离子的掺杂浓度进行优化, 实验结果表明: Nd³⁺掺杂浓度为30%时,该纳米颗粒在800 nm激光激发下发光强度最强。     

CaF2:Yb3+/Er3+/X(X= Li+, Na+, K+)近红外二区发光性能研究

利用热分解法制备了CaF₂:Yb³⁺/Er³⁺纳米颗粒,通过改变Yb³⁺和Er³⁺的掺杂浓度对其近红外二区(NIR-II)发光性能进行调节,研究结果表明,当Yb³⁺掺杂浓度为20%,Er³⁺掺杂浓度为2%时,在980 nm光源激发下,NIR-II发光性能最强,且纳米颗粒分散性良好,尺寸均匀。然后,进一步研究了不同的碱金属离子(Li⁺、Na⁺、K⁺)共掺杂对其NIR-II发光性能的影响,研究结果表明,Li⁺掺杂因不利于纳米颗粒成核导致NIR-II发光性能降低,Na⁺和K⁺掺杂均有利于NIR-II发光性能提升。相比而言,K⁺离子半径更大,更有利于破坏晶体场的局部对称性,因此,在K⁺共掺杂的情况下NIR-II发光性能最强。     

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。     

纳米SiO2包覆Na2Ca2.93Si6O16:7% Eu3+荧光粉的制备及性能研究

采用传统高温固相法在1050℃烧结下制备了Na₂Ca_3-xSi₆O₁₆∶xEu³⁺红色荧光粉,其中Na₂Ca_2.93Si₆O₁₆∶7%Eu³⁺荧光粉的发光性能最好。采用溶胶-凝胶法制备出纳米SiO₂并包覆在Na₂Ca_2.93Si₆O₁₆∶7%Eu³⁺荧光粉表面,包覆量为2%～10%(wt,质量分数,下同)。通过X射线衍射仪、激发-发射光谱分别对荧光粉物相结构和发光性能进行表征,采用CIE色度坐标分析软件对样品的色度图进行绘制。结果表明纳米SiO₂包覆量不同的荧光粉其基质结构未发生改变,纳米SiO₂包覆膜是无定型的,样品的发射峰位置没有变化,但发射强度不同;当纳米SiO₂包覆量...     

绿色长余辉发光材料MgGa2O4:Mn2+的制备及性能研究

采用高温固相法合成了MgGa₂O₄:xMn²⁺(x=0.5%,1%,3%,5%)系列绿色长余辉发光材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、发光光谱、余辉光谱、热释光谱等表征手段对其长余辉发光性能进行了研究。样品的发射光谱的结果表明,Mn²⁺在509 nm处的特征发射峰,对应Mn²⁺离子的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)电子跃迁,随着Mn²⁺掺杂浓度的增加,其发光强度先增强后减弱,掺杂浓度为3%时样品具有最好的发光性能;掺杂浓度为1%时其余辉强度最强,余辉时间可以持续1h以上;热释光谱在342 K附近出现一个宽峰,这表明样品存在大量的陷阱,这有利于捕获被激发的电子,形成长余辉发光。     

Ba3(VO4)2:Sm3+荧光粉的熔盐法合成及其温度传感特性

采用熔盐法成功合成了Ba_3-x(VO₄)₂:xSm³⁺(x=0.02～0.16)一系列荧光粉,探讨了合成条件、Sm³⁺掺杂对样品结构和发光性能的影响,并探究了样品的温度传感性能。结果表明：合成样品的适宜反应条件是煅烧温度为900℃、煅烧时间为1 h、原料与熔盐质量比为1∶3,所得样品相纯度和结晶度均较高。样品微观形貌呈片状,厚度约1.5～3 mm。在318 nm激发下,Ba_3-x(VO₄)₂:xSm³⁺的发射光谱中可同时观察到VO₄^3-基团的宽带发射和Sm³⁺的特征发射,样品的发光颜色集中在黄白光区域。随着Sm³⁺掺杂浓度(x)从0.02增大到0.16,Sm³⁺的特征发射峰强度呈现出先升后降的变化趋势,当x=0.10时,发射峰强度达到最高值。导致其浓度猝灭的主要原因是电偶极-电偶极(...     

共沉淀法制备Cs2Ag0.1Na0.9BiCl6:Tm3+双钙钛矿及其近红外发光性能

间接带隙的Cs₂NaBiCl₆双钙钛矿材料具有近红外宽波段发射特性,但低发光效率限制了其在近红外发光领域的应用。本工作通过共沉淀法快速制备微米级尺寸的Cs₂Ag_0.1Na₍0.9_Bi Cl₆:Tm³⁺双钙钛矿晶体,实现了近红外荧光增强,并系统研究了其光学吸收、光致发射(PL)、光致激发(PLE)、时间分辨光致发光和荧光量子效率(PLQY)等光学性能。共沉淀法制备的Cs₂Ag_0.1Na_0.9BiCl₆:Tm³⁺的光学带隙为3.06e V。在350nm紫外光激发下,可以观察到峰值位于680 nm的近红外宽峰发射,这源于自陷激子发光。通过引入Tm³⁺作为新的发光中心,实现了810nm波段的近红外发光增强,在780～830 nm波段荧光量子效率(PLQY)从1.67%提高到11.77%,提高...