Tb3+-Yb3+共掺氟氧化物微晶玻璃的发光特性及其外量子效率的评价

本研究制备了Tb3+-Yb3+共掺杂含CaF2纳米晶相的氟氧化物透明微晶玻璃,并通过XRD验证了CaF2纳米晶的形成。基于Tb3+对Yb3+的协同能量传递,通过激发Tb3+∶5D4能级可观察到由Yb3+∶2F5/2→2F7/2跃迁引起的950~1100nm近红外发射。利用积分球测试系统评价了Yb3+在玻璃及微晶玻璃体系中的外量子效率,数据表明经过热处理后Yb3+的外量子效率有明显的增加,这是由于在微晶玻璃体系中掺杂的Tb3+离子和Yb3+离子富集在具有低声子能量的CaF2晶相从而获得了更有效的能量传递而引起的。同时利用Tb3+荧光寿命计算获得了材料的内量子效率,其值远大于外量子效率,这是由计算过程中的诸多近似所导致。     

Eu3+掺杂的ZnO微晶玻璃的制备及其发光性能

通过熔融热处理方法得到了Eu3+掺杂氧化锌微晶玻璃。利用XRD、透射电子显微镜研究了热处理后微晶玻璃的微结构。利用发射光谱研究了其发光性能。结果表明,样品在750℃热处理2h后,在玻璃网络中形成了尺寸约10nm的ZnO纳米晶。结构研究显示结晶后Eu3+进入了ZnO晶格之中。发射光谱显示其发光性能随着ZnO含量的增加以及热处理时间的增加而显著增强。     

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。     

La3+、Nd3+稀土离子掺杂对电路基板用锂铝硅微晶玻璃性能的影响

通过烧结法制备La3+和Nd3+掺杂的锂铝硅微晶玻璃,结合DSC、密度、热膨胀、SEM等检测技术研究了热处理和稀土离子掺杂对LAS微晶玻璃力学和电学性能的影响。结果表明:在640℃核化保温30min、940℃晶化保温2.5h可得到晶粒细小、力学强度和介电性能优良(ε=5.1～7.0,tanδ<0.005,10MHz),的微晶玻璃。同时稀土离子的加入产生的钉扎作用可以细化晶粒,进一步优化提高微晶玻璃的力学性能。     

Fe2+、Fe3+对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系微晶玻璃析晶性能的影响规律

为了利用大量的含铁铝硅酸盐固体废弃物制备具有高附加值的微晶玻璃,采用DTA、XRD、SEM、EDS等手段研究了Fe2+、Fe3+对CASM系微晶玻璃析晶性能的影响.结果表明,Fe2+在微晶玻璃中与Mg2+的作用相同,取代以网络外体形式存在的Al3+,使得微晶玻璃的析晶温度逐渐下降,而对析晶能力几乎没有影响,并当Fe2+掺入量为2%时,主晶相由铝黄长石转变为镁黄长石,在7.5%时,进一步转变为透辉石.Fe3+掺量小于7.5%时,起到补充Si4+不足的作用,当大于7.5%时,部分Fe3+起到与Fe2+、Mg2+相同的作用,使得析晶温度呈先升后降的变化,在掺量为7.5%时,铝黄长石主晶相才开始转变为镁黄长石,在10%时,转变为透辉石,且析晶能力得到大幅提升.随着Fe2+和Fe3+含量增加,虽然微晶玻璃中主晶相的变化顺序相同,但Fe2+具有降低微晶玻璃析晶温度的作用,而一定量的Fe3+可作为晶核剂提高微晶玻璃的析晶能力.     

掺Er3+的20PbF2-20GaF3-15InF3-20CdF2-15ZnF2-10SnF2玻璃系统的上转换发光性质研究

制备了掺Er3+的20PbF2-20GaF3-15InF3-20CdF2-1 5ZnF2-10SnF2玻璃系统,研究了Er3+离子含量的变化对玻璃上转换发光性能的影响,探讨了761nm激发下玻璃上转换发光的机理.结果表明,在761nm激发下,可以观察到很强的408nm紫色荧光,并且同时观察到了545nm和523nm的绿色荧光.为掺稀土重金属氟化物玻璃应用于短波长上转换激光器提供了依据.     

Sm3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的制备和表征

采用熔融和晶化技术合成出含ZnAl2O4微晶的Sm3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2(ZBAS)玻璃陶瓷材料,并通过DSC、XRD、SEM和UV-Vis-Nir分光光度计和傅里叶变换荧光光谱仪等对样品进行了表征。结果表明,玻璃陶瓷主晶相为ZnAl2O4,晶相粒径为30nm;可见光透过率为最高可达70%,近红外透过率为70%～85%。该玻璃陶瓷能够受激发射出红光,且发光强度高于同组分的玻璃。     

Fe2+、Fe3+对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系微晶玻璃析晶性能的影响规律

为了利用大量的含铁铝硅酸盐固体废弃物制备具有高附加值的微晶玻璃,采用DTA、XRD、SEM、 EDS等手段研究了Fe₂₊、Fe₃₊对CASM系微晶玻璃析晶性能的影响,结果表明,Fe₂₊在微晶玻璃中与Mgz+的 作用相同,取代以网络外体形式存在的Al₃₊,使得微晶玻璃的析晶温度逐渐下降,而对析晶能力几乎没有影 响,并当Fe₂₊掺入量为2%时,主晶相由铝黄长石转变为镁黄长石,在7.5%时,进一步转变为透辉石．Fe₃₊掺 量小于7.5%时,起到补充S14不足的作用,当大于7.5%时,部分Fe₃₊起到与Fe₂₊、Mg₂₊相同的作用,使得 析晶温度呈先升后降的变化,在掺量为7.5%时,铝黄长石主晶相才开始转变为镁黄长石,在10%对,转变为 透辉石,且析晶能力得到大幅提升．随着Fe₂₊和Fe₃₊含量增加,虽然微晶玻璃中主晶相的变化顺序相同,但 Fe₂₊具有降低微晶玻璃析晶温度的作用,而一定量的Fe₃₊可作为晶核剂提高微晶玻璃的析晶能力     

Tm3+/Ho3+共掺硫卤玻璃的2.00μm荧光特性研究

通过真空熔融淬冷法制备了不同浓度Tm3+/Ho3+离子共掺的70GeS2-20In2S3-10CsI玻璃样品,分析了样品的热稳定性及拉曼光谱,测试了样品的吸收光谱以及808 nm激光泵浦下Ho3+:5I7→5I8辐射跃迁对应的2.00μm荧光光谱特性.结果表明:Tm3+离子掺杂浓度为0.25mol%时,随着Ho3+离子掺杂浓度从0.05mol%增加到0.125mol%,Tm3+离子在1.86μm的发光强度逐渐减弱,Ho3+离子2.00μm荧光明显增强,表明Tm3+/Ho3+离子之间存在有效的能量转移.     

Ni2+掺杂尖晶石相透明微晶玻璃制备及光学性能

实验制备了Ni²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)体系的透明微晶玻璃, 研究了微晶玻璃的超宽带发光现象。热分析结果表明样品的玻璃化转变温度(T_g)和析晶峰温度(T_c)分别为754℃和948℃。采用X射线粉末衍射分析了两种热处理制度对玻璃的晶体形核、晶体生长及物相变化的影响, 结果表明: 采用阶梯温度热处理制度可以得到Ni²⁺掺杂的尖晶石相透明微晶玻璃。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱测试表明制备的Ni²⁺掺杂ZMAS微晶玻璃中Ni²⁺以四配位和六配位共同存在于尖晶石相中, 红外荧光中心位于1324 nm的样品荧光半高宽达490 nm。样品的超宽带荧光主要是由于微晶玻璃中六配位Ni²⁺在ZnAl₂O₄和MgAl₂O₄形成的尖晶石相固溶体晶体场中的³T_2g(³F)→³A_2g(³F) 能级跃迁。实验结果表明, 制备的微晶玻璃在超宽带光纤放大器等光子器件中具有潜在的应用前景。     

红色荧光粉Ca3Y2Si3O12∶Pr3+的制备及发光特性

通过高温固相方法合成了红色荧光粉Ca3Y2Si3O12∶Pr3+,研究了Pr3+掺杂浓度及助熔剂对荧光粉发光性能的影响。结果显示,所合成的荧光粉的主晶相为Ca3Y2Si3O12。通过分析荧光光谱,发现Ca3Y2Si3O12∶Pr3+硅酸盐荧光粉的有效激发范围可以在430~490nm范围内,并发射红光。在445nm激发下,样品发射光谱中的主发射峰分别位于610nm(3P0→3 H6)和644nm(3P0→3F2),其中610nm处峰值最大。通过改变Pr3+掺杂浓度,发现荧光粉发光强度先增大后减小,最佳Pr3+掺杂量x(Pr3+)为2.0%,超过最佳掺杂浓度表现为由离子间的相互作用导致的浓度淬灭。该荧光粉色温为2261℃。通过观察助熔剂的助熔效果,发现最佳的助熔剂H3BO3添加量为2.0%。     

TiO2包覆上转换发光材料Pr3+∶Y2SiO5的制备及其可见光催化性能的研究

为了提高TiO2对可见光的利用率,通过溶胶-凝胶法制备了TiO2包覆上转换发光材料Pr3+∶Y2SiO5的复合材料,并借助XRD、TEM、紫外-可见吸收光谱等对制备的样品进行了表征和研究。同时,研究了不同条件下制备的复合粉体对罗丹明B光降解效率。结果表明,该方法制备出的Pr3+∶Y2SiO5/TiO2复合材料较纯TiO2和简单机械混合两种粉体在可见光下具有较强的光催化效果。验证了Pr3+∶Y2SiO5作为上转换发光材料,可吸收可见光发射紫外线,从而满足TiO2光催化降解的要求。文中最后对Pr3+∶Y2SiO5/TiO2复合材料的光催化机理进行了研究。     

Nd3+/Yb3+共掺La2O3-TiO2-ZrO2微晶玻璃的制备及上转换发光研究

利用气悬浮方法制备了Nd³⁺/Yb³⁺共掺La₂O₃-TiO₂-ZrO₂前驱体玻璃, 通过热处理获得了微晶玻璃。通过DTA对前驱体玻璃的热稳定性进行了研究。利用光致发光谱, TEM和EDS对微晶玻璃进行了表征分析, 并研究了热处理对上转换发光的影响。结果表明: 玻璃转变温度和析晶起始温度分别为799℃和880℃. 在980 nm激光激发下, 样品发射出中心位于497, 523, 545, 603和657 nm处的五条发光带。热处理后样品上转换发光强度提高, 经过880℃保温50 min热处理的微晶玻璃显示了最强的上转换发光, 在545 nm处的发光强度是前驱体玻璃的11倍, 这是由于在微晶玻璃基质中存在致密柱状晶和Nd³⁺离子在晶体中富集造成的。     

Er3+/Yb3+共掺氟硅酸盐玻璃陶瓷的制备及其量子剪裁发光行为

本文报道了一类组成为50SiO2-10Al2O3-20ZnF2-20SrF2-3YbF3-0.05ErF3(mol%)的氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其量子剪裁发光行为。XRD和TEM分析结果显示,玻璃陶瓷中均匀分布有尺度10~40nm的SrF2析晶相。光谱研究表明,玻璃陶瓷在Er3+激发峰波长377nm激发下存在Er3+向Yb3+的有效能量传递,可实现包括量子剪裁效应在内的波长变换功能。随着热处理温度的升高,玻璃陶瓷的近红外977nm发光逐渐增强,荧光寿命显著增长。     

Er~(3+)掺杂透明微晶玻璃光谱性质的研究

通过高温熔融法和热处理制备了含有-γBi2WO6纳米晶的Er3+掺杂透明硼铋酸盐微晶玻璃.根据X射线粉末衍射结果和Scherrer公式计算得到-γBi2WO6晶粒大小约为15 nm.由于部分Er3+离子取代Bi3+进入-γBi2WO6纳米晶相中,使得Er3+离子在1.5μm的有效发射带宽由78 nm增加到85 nm,同时Er3+离子在4I13/2能级的荧光寿命由0.67 ms增加到1.43 ms.此外,与原始玻璃相比,在Er3+掺杂硼铋酸盐微晶玻璃中观察到强烈的绿光上转换发光,其上转换发光机制可以归为双光子过程.     

掺杂ZnO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的研制及吸收光谱特性

在ZnO-Al2O3-SiO2系统玻璃中掺入少量晶核剂TiO2,再掺入过渡金属离子和稀土离子,在高温下熔制得到透明母体玻璃.对上述玻璃进行晶化热处理,最后得到透明微晶玻璃.测定了晶化前后玻璃的密度与硬度变化.用差热分析(DTA)确定晶化温度,用X射线粉末衍射确定微晶相,并用透射电镜观察了晶相的形貌.测定并讨论了所得微晶玻璃在紫外波段至近红外波段的吸收光谱特性.研究结果表明微晶化后的密度与硬度都增大.掺杂于微晶玻璃中的Cr离子和Co离子的吸收光谱在微晶前后发生较大差异,而其余均未明显变化,这一现象归属于掺杂离子所处的不同位置所致.     

Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的制备及发光性能研究

采用高温熔融法制备了Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂的CaO-B2O3-SiO2发光玻璃材料,并用荧光分光光度计和CIE色度坐标对其发光性能进行了研究。发射光谱表明,在374nm激发下,Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的发射光谱中同时观测到了红橙光、蓝光和绿光的发射带,这些发射带的混合实现了白光发射。此外,在Sm2O3和Tb4O7含量不变的情况下,随着CeO2含量的减小,Sm3+/Ce3+/Tb3+共掺杂发光玻璃的发光颜色在白光区逐渐由蓝光区附近过渡到黄光区附近。     

MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃的制备及性能研究

采用高温熔融法制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃,采用DTA、XRD等对试样的热处理工艺和力学性能进行了分析,详细讨论了晶化温度、晶化时间、核化温度及核化时间对该系微晶玻璃力学性能及显微结构的影响。结果表明,对于实验研究的MgO-Al2O3-SiO2系玻璃,于600℃核化处理4h,于1100℃晶化处理2h,可以得到具有较好性能的堇青石基微晶玻璃,其抗弯强度可达182MPa。     

980nm LD激发下Tm3+和Yb3+共掺杂的PGETYA玻璃上转换发光的研究

制备了一种Tm3+和Yb3+共掺杂的PGETYA氟氧玻璃材料,其组分为61.97PbF2-30.98GeO2-3Al2O3-0.05Tm2O3-4Yb2O3.测量了该玻璃系统在980nmLD激发下的上转换发光光谱,观察到很强的476nm的蓝色荧光,它来源于1G4→3H6的跃迁.同时,还有两个较弱的红色荧光来源于1G4→3H4和3F3→3H6的跃迁.测量并讨论了蓝色和红色上转换荧光强度与LD工作电流的关系.     

MCM41-CaTiO3∶Pr3+超细颗粒的制备及发光性能研究

通过溶胶-凝胶法合成了负载CaTiO3∶Pr3+的多孔SiO2复合材料,并探究了材料的最佳煅烧温度。利用SEM、XRD、FT-IR研究了材料的结构,采用荧光分光光度计检测了材料的发光性能,为选择合适的温度提供了依据。材料的激发波长为325nm和375nm;发射波长为613nm,对应于Pr3+的1 D2-3 H4跃迁。随着煅烧温度由500℃升高到1000℃,发光强度先增大后减小,在800℃发光最强,且由SEM电镜看出,合成的材料分布均匀,呈球形,颗粒尺寸在500nm左右,煅烧之后材料的形貌及颗粒尺寸并未发生明显变化。