超声分散辅助合成Sr_xCa_(1-x)TiO_3∶Pr~(3+)红色发光材料及性能

以超声分散技术为辅助,采用高温固相法在较低温度下合成了不同Sr~(2+)掺杂量的Sr_xCa_(1-x)TiO_3∶Pr~(3+)红色发光材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、荧光材料余辉特性测试仪、光谱分析仪和荧光分光光度计对样品的微观形貌、物相结构、初始余辉与光色特性、激发和发射光谱进行测试和表征分析。结果显示,经超声分散后的样品颗粒分散性良好,外观接近球形,形貌完整、光洁,粒径分布范围更窄;样品主晶相为CaTiO_3,微量Sr~(2+)的掺入并没有引起样品晶体结构的变化,但随着Sr~(2+)掺入量的增大,样品衍射峰的位置向低角度偏移;所制备发光粉体的激发和发射光谱均为宽带发射,当Sr~(2+)的掺杂量为0.3摩尔分数时,样品的相对发光强度最强,是CaTiO_3∶Pr~(3+)发光强度的近2倍,初始余辉亮度达到352.6mcd/m~2,色纯度最高。     

Gd_2O_2S∶Pr~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

采用Gd(NO_3)_3、Pr_6O_(11)、HNO_3、(NH_4)_2SO_4和NH_3·H_2O为实验原料,通过共沉淀还原法合成了Gd_2O_2S∶Pr~(3+)荧光粉。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)等手段对合成产物进行了表征。结果表明前驱体具有非晶态结构,在空气气氛中800℃煅烧2 h能转化为单相的Gd_2O_2SO_4粉体,该粉体在氩氢混合气氛下800℃煅烧1 h能转化为单相的Gd_2O_2S粉体。Gd_2O_2S粉体呈准球形,粒径大约1μm左右,团聚严重。PL光谱分析表明在303 nm的紫外光激发下,Gd_2O_2S∶Pr~(3+)荧光粉呈绿光发射,主发射峰位于514nm,归属于Pr~(3+)离子的~3P_0-~3H_4跃迁,Pr~(3+)离子的猝灭浓度为1mol%。     

白光LED用Ba_2LaF_7:Pr~(3+)微晶玻璃的发光性能研究

采用高温熔制法制备得到50SiO_2-10AlF_3-5TiO_2-30BaF_2-4La F_3-Pr_2O_3(mol%)基质玻璃,玻璃样品分别经640℃、660℃和690℃热处理后,成功获得透明Ba_2LaF_7:Pr~(3+)微晶玻璃且维持着较高的透明度。用XRD和TEM分析热处理前后样品的相变和结构变化,并研究了热处理前后样品的光谱特性。结果表明:玻璃经热处理后生成了Ba_2LaF_7微晶颗粒;热处理前后样品光谱特性的变化表明:热处理后掺杂的Pr~(3+)离子逐渐进入到Ba_2LaF_7晶格位;在波长443 nm的激发下,660℃热处理过的样品实现了白光输出,对应的三色坐标为(0.323,0.343)。     

Bi~(3+)离子掺杂对(Y,Gd)AG∶Ce粉体发光性能的影响

以高纯稀土氧化物为原料,采用高温固相法合成了[(Y_(0.5)Gd_(0.5-x-0.005))Bi_xCe_(0.005)]3Al_5O_(12)高亮黄色荧光粉(x=0~0.01),并通过XRD、SEM、PL-PLE和FL等方法对该荧光粉进行了表征。结果表明,在1 400℃下煅烧4h可得到纯石榴石相的(Y,Gd)AG。煅烧所得的[(Y_(0.5)Gd_(0.5-x-0.005))Bi_xCe_(0.005)]3Al_5O_(12)荧光粉具有良好的分散性和均一性。在469nm激发下于563nm附近呈现黄光发射,且Bi ~(3+)掺杂浓度为0.001mol时,样品的发射峰强度达到最大值,提高了近56%,归因于Bi~(3+)→Ce~(3+)能量传递和粉体结晶性能的改善。样品的荧光寿命随着Bi ~(3+)掺杂浓度的增加,先增大后减小。     

(La,Gd)PO_4∶Pr~(3+)荧光材料的制备及上转换发光性能的研究

用水热法制备了(La_(1-x),Gd_x)PO_4∶Pr~(3+)荧光材料。用X射线粉末衍射(XRD)确定该荧光材料为单斜晶系,用荧光光谱探究了Pr~(3+)浓度及Gd~(3+)掺杂量对上转换发光效果的影响。结果表明,随着Pr~(3+)浓度的增加发光强度先增强后减弱,Pr~(3+)浓度为0.9%时,发光强度最大,达到2400cd。且掺杂适量的Gd~(3+)使发光效果增强,当Gd~(3+)掺杂量为50%(wt,质量分数)时,上转换发光性能最好,达到3600cd。在828nm近红外光激发下,可以观察到Pr~(3+)590nm处的橙黄光发射峰,来自于Pr~(3+)的~3P1→~3H_6跃迁;以及在476nm和491nm处的蓝光发射峰(Pr~(3+)的~3P_0→~3H_4和~3P_1→~3H_4的跃迁产生)。     

SrMoO_4:Pr~(3+)红色荧光粉的水热合成及光致发光

采用水热法合成SrMoO_4:Pr~(3+)红色荧光粉,使用X射线衍射(XRD)、场发射环境扫描电镜(FSEM)以及荧光光谱(PL)等手段研究了荧光粉的晶体结构、表观形貌及发光性能。结果表明,SrMoO_4:Pr~(3+)荧光粉为类球形的纯相结构,激发峰为450 nm、473 nm和485 nm,发射峰为606 nm、625 nm和650 nm,在650 nm呈现良好的红光发射,可与蓝光LED芯片匹配。SrMoO_4:Pr~(3+)的发光强度随着Pr~(3+)掺杂量的增大而增强,掺杂量x=0.02时发光强度最强,继续增大Pr~(3+)掺杂量出现浓度猝灭现象。Pr离子的掺入没有改变荧光粉的主晶相,在450 nm激发下样品产生红光发射,其中对应Pr~(3+)的特征跃迁3P_0→3F_2位于650 nm的发射峰最强。SrMoO_4:Pr~(3+)红色荧光粉可被蓝光LED激发产生红光,是一种性能优异的YAG:Ce~(3+)黄色荧光粉的红光补偿粉。     

Pr3+掺杂对SrAl2O4:Eu2+、Dy3+磷光体发光性能的影响

用燃烧法制备Pr~(3+)掺杂的SrAl_2O_4:Eu~(2+)、Dy~(3+)长余辉发光粉体,研究了Pr~(3+)掺杂对其发光性能的影响。结果表明,合成的单相SrAl_2O_4样品具有单斜晶系结构,荧光发射光谱是连续宽带谱,峰位于515 nm,激发光谱是峰值在320 nm和360 nm的连续宽带谱。掺杂Pr~(3+)对形成晶粒尺寸均匀的固溶体有一定的促进作用,使其余辉初始亮度为不掺杂时的3倍。     

长余辉材料Sr_4Al_(14)O_(25)∶Eu~(2+),Nd~(3+)的溶胶凝胶法制备及性能研究

首次研究了以Nd~(3+)离子为辅助激活剂,对Eu~(2+)掺杂的发光材料Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+)余辉性能的影响.用溶胶凝胶法合成了Eu~(2+), Nd~(3+)共掺杂的Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Nd~(3+)发光粉末,并用扫描电镜、X射线衍射计、荧光分光光度计、余辉亮度测试仪、热释光剂量计等手段对粉末样品进行了表征.结果表明,在1350℃得到了单一的Sr_4Al_(14)O_(25)相,粉末颗粒平均粒度在1μm左右.Eu~(2+), Nd~(3+)共掺杂的Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Nd~(3+)发光粉末有402和485nm两个发射峰,与Eu~(2+)单掺杂的Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+)相比,发射峰位置没有变化,但适量的掺杂可以大大提高余辉时间和余辉亮度,余辉时间可达18h以上.最后通过对热释光谱的分析解释了双掺杂发光粉余辉性能增强的原因,适宜深度的陷阱可以有效存储光能,增强余辉的时间和强度.     

长余辉材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+),Nd~(3+)的发光与长余辉特性

使用高温固相法合成了长余辉发光材料Ba3.88-x(Si3O8)2∶0.12Eu2+,xNd3+。实验分别获得了样品的晶体结构、激发与发射谱、余辉衰减、热释光等信息。样品呈现Eu2+的宽带发射,发射峰位在495nm,Nd3+的共掺没有引入新的发光中心;Nd3+共掺对材料的荧光强度和余辉强度都有明显的提高,并延长了余辉时间,Nd3+共掺的最优比例为x=0.04,此条件下材料的肉眼可视的余辉时间从Eu2+单掺的约20min延长至1h;通过对样品的不同等待时间的热释光分析,发现热释光峰位随时间向高温方向移动,过程中半高宽基本不变,对称因子μg维持在0.52左右,对应的陷阱深度为0.89eV,陷阱释放载流子的过程可视为二阶动力学过程。     

杂质离子对Y_2O_3∶Eu~(3+)发光性能的影响

研究了碱金属及碱土金属离子掺杂的荧光体Y2 O3∶Eu3+ 0 .0 5,A+ 0 .0 2 (A =Li、Na、K)和Y2 O3∶Eu3+ 0 .0 5,B2 + 0 .0 2 (B =Mg、Ca、Sr、Ba)的荧光、余辉发光及热释光特性。余辉光谱数据表明 :杂质离子掺杂的荧光体Y2 O3∶Eu3+ 的余辉发射主峰与未掺杂荧光体Y2 O3∶Eu3+ 的荧光发射主峰 (611nm)一致 ,为经典Eu3+ 的5D0 7F2 电偶极跃迁 ;杂质离子的引入明显地延缓了Y2 O3∶Eu3+ 的余辉衰减 ,其中Y2 O3∶Eu3+ ,A+ (A =Li、Na、K)的余辉衰减趋势几乎完全一致 ,而Y2 O3∶Eu3+ 、B2 + (B =Mg、Ca、Sr、Ba)的余辉衰减趋势由慢到快依次为Ca、Sr、Ba、Mg。热释光谱数据显示 ,杂质离子的掺杂导致基质中电子陷阱能级的生成 ,这是导致余辉衰减减慢的直接原因。Y2 O3∶Eu3+ ,A+ 的热释峰都位于 175℃左右 ,相应电子陷阱能级深度为 0 .966eV左右 ;而Y2 O3∶Eu3+ ,B2 + 的热释峰由高到低分别位于 192℃ (Ca)、164℃ (Sr)、13 5℃ (Ba)、118℃(Mg) ,电子陷阱能级深度分别为 1.0 0 3eV(Ca)、0 .942eV(Sr)、0 .880eV(Ba)、0 .843eV(Mg)。结合余辉衰减数据 ,可以看到 ,Y2 O3∶Eu3+ ,A+ 和Y2 O3∶Eu3+ ,B2 + 的热释光谱与相应荧光体的余辉衰减趋势吻合得十分好 ,由此可以得出 ,一定相同的条件下 ,热释峰值温度越高 ,杂     

纳米晶Y_2O_2S∶Eu~(3+),Mg~(2+),Ti~(4+)长余辉发光材料的制备

采用溶剂热-高温固相法,合成了纳米晶Y2O2S∶Eu3+,Mg2+,Ti4+红色长余辉发光材料。通过XRD、TEM、荧光光谱对其进行表征。X射线衍射测试表明所制备的Y2O2S∶Eu3+,Mg2+,Ti4+纳米材料为单相,六方晶。透射电子显微镜(TEM)测试表明所制备的Y2O2S∶Eu3+,Mg2+,Ti4+纳米材料粒径小,分布集中。激发和发射光谱测试表明Eu3+离子能有效地掺入硫氧化钇基质中,并具有良好的发光性能。余辉测试表明其余辉颜色为红色,具有良好的余辉效果。     

利用漫反射光谱研究SrAl_2O_4长余辉材料中Dy^(3+)和Eu^(2+)相关陷阱能级北大核心CSCD

在长余辉发光物理机制的研究中,确定发光材料中的缺陷能级是非常重要的。本文通过高温固相法制备了两组SrAl_2O_4∶Dy^(3+)和SrAl_2O_4∶Eu^(2+)样品,并采用漫反射光谱测定了SrAl_2O_4中一系列与Dy^(3+)和Eu^(2+)相关的吸收峰。对于SrAl_2O_4∶Dy^(3+)和SrAl_2O_4∶Eu^(2+),在其吸收谱的较低能量(长波长)和较高能量(短波长)区域内分别存在一组吸收峰。通过这些吸收峰可确定Dy^(3+)和Eu^(2+)掺杂在SrAl_2O_4带隙中引入的陷阱深度。结果表明Dy^(3+)离子能够在SrAl_2O_4中形成浅能级和深能级陷阱,而Eu^(2+)离子仅会形成浅能级陷阱。与文献报道的陷阱相比较,这些陷阱大部分和其它方法测得的数据相一致,小部分则是首次报道,可能是其它方法的测试范围所限而无法测得。我们认为距离导带0.6至1.2eV范围内的Dy^(3+)相关陷阱在SrAl_2O_4∶(Eu^(2+),Dy^(3+))长余辉发光过程中起着关键的作用。     

草酸盐共沉淀法制备CaTiO_3∶Pr~(3+)长余辉发光材料的性能研究

采用草酸盐共沉淀法在700~1000℃下制备出了CaTiO3∶Pr3+红色长余辉发光材料;用同步热分析仪、X射线衍射仪、透射电镜和荧光分光光度计对产物进行了测试分析;就煅烧温度对产物的发光特性的影响进行了讨论;结果表明,煅烧温度为900℃时草酸盐共沉淀法制备的CaTiO3∶Pr3+红色长余辉发光材料的发光性能最好。     

光转换剂/Sr_4Al_(14)O_(25)红色荧光粉的制备与表征

采用硅烷偶联剂将一种氧蒽结构的光转换剂结合到Sr_4Al_(14)O_(25)∶Eu~(2+),Dy~(3+)荧光粉表面,铝酸锶能够储存光能并发出蓝绿光,光转换剂将铝酸锶发出的蓝绿光转换成红光,因此得到光转换剂/铝酸锶红色发光材料。利用扫描电镜、分光光度计、余辉亮度仪和辐射光谱分析仪对红色荧光粉的形貌和发光性能进行了分析与表征。结果表明:光转换剂成功地结合在Sr_4Al_(14)O_(25)的表面,当光转换剂浓度为5%,硅烷偶联剂浓度为1.25%时,红色荧光粉有301、350和539nm 3个激发峰,主发射峰位于601nm,此时所制样品的初始余辉为0.7084cd/m~2,色坐标为(0.5925,0.3605),色纯度为0.9095;探究了光转换剂和偶联剂浓度对样品发光性能的影响,当光转换剂浓度为5%,硅烷偶联剂浓度为1.25%时,样品既能保证较高的色纯度也具有优异的余辉性能。     

Eu~(3+)单掺和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺Ba_3Lu_4O_9的发光性能研究

采用高温固相法制得稀土掺杂的镥酸钡(Ba_3Lu_4O_9)荧光粉。采用铕离子(Eu~(3+))为结构探针离子,研究了基质中稀土离子所处格位的对称性。在323~573℃温度范围内和980nm的激发下,观察到强的上转换发光绿光和红光发射,分别对应于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁。研究了不同温度下铒/镱(Er~(3+)/Yb~(3+))共掺Ba_3Lu_4O_9的上转换发光。并对2 H11/2和4S3/2能级的荧光强度比进行了分析,建立了上转换特性与温度的函数关系,在573℃时最大灵敏度达到0.0067℃-1。结果表明,研究的荧光材料可应用于温度传感器。     

Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米晶的尺寸调控与发光性能研究

以尿素为沉淀剂,柠檬酸为表面活性剂,通过水热法得到了非晶态的水合硝酸氧钇前驱体,进一步烧结处理后生成了立方相Y_2O_3纳米晶.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和荧光光谱(PL)分别对所得样品的相结构、形貌粒度、表面结构以及发光性能进行研究.结果表明:当烧结温度从600℃升高到900℃,Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米颗粒的结晶性增强,并实现了粒径调控,由13.0 nm增加至27.9 nm.随着Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米颗粒尺寸的增加,比表面积减小会导致发光离子附近的表面晶格缺陷降低,同时纳米晶表面吸附水、硝酸根以及柠檬酸根等杂质离子逐渐被去除,减少了荧光猝灭中心,从而有利于增强荧光发射强度以及延长荧光寿命.     

近紫外光激发BaSr_2Si_3O_9∶Eu~(3+)的合成及性能研究

采用高温固相法制备近紫外光激发的BaSr_2Si_3O_9∶Eu~(3+)发光材料,研究了Eu3+不同掺杂量对样品晶体结构、发光特性的影响规律。用X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、紫外-可见光谱分析系统对样品进行了表征和封装评价。结果表明,随着Eu~(3+)的掺入,BaSr_2Si_3O_9晶体结构并没有发生变化;激发主峰为395nm,发射主峰为611nm,随着Eu~(3+)掺杂量的增加,样品发光强度先升高后降低,在掺杂量为6%(摩尔分数)时发射强度最大;结合396nm近紫外芯片和BAM双峰蓝色荧光材料进行封装测试,所制备白光LED显色指数为88,色温5953K,因此,BaSr_2Si_3O_9∶Eu~(3+)是一种很有应用前景的近紫外激发发光材料。     

基于铝酸盐类长余辉材料的Fe3+荧光探针

SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)是常见的长余辉发光材料,具有良好的发光和余辉性能,能够作为荧光共振能量转移(FRET)体系中能量供体,使探针具备在无光源激发条件下的检测能力.但其易发生水解反应而失去光学性能,这限制了其应用.对SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)进行表面修饰改性,并以其为基体制备可利用余辉进行检测的荧光探针具有重要的研究意义.本文利用正硅酸乙酯(TEOS)在酸性条件下的水解缩合在SrAl_2O_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)表面包覆SiO_2以提高其耐水性,并通过硅烷偶联剂将其与罗丹明B连接构成一种新型荧光探针.采用扫描电镜、荧光光谱等检测手段对所制备探针进行表征,并分别研究了探针在有、无光源激发条件下的检测性能.结果表明,制备的探针对Fe~(3+)有较特殊的响应,可用于检测溶液中的Fe~(3+).该探针在光源激发下可定量检测溶液中100～500μmol/L浓度范围内的Fe~(3+),在无光源激发条件下可利用自身余辉检测溶液中500μmol/L以上浓度的Fe~(3+).     

近紫外白光LED用Ba_3Y_(1-x-y)B_3O_9∶xEu~(3+),yBi~(3+)高效红色荧光粉的制备与发光性能

采用传统高温固相法在较低温度下制备Eu~(3+)/Bi~(3+)共掺杂Ba_3YB_3O_9红色荧光粉,利用XRD仪和荧光光谱仪对样品Ba_3Y_(1-x-y)B_3O_9∶xEu~(3+),yBi~(3+)的晶体结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明,Ba_3Y_(1-x-y)B_3O_9∶xEu~(3+),yBi~(3+)为纯相晶体。激发和发射光谱表明,样品可以被近紫外350～420 nm波段激发,最强激发峰位于393 nm,发射光谱呈现出Eu~(3+)的特征峰,谱带峰值位置在593 nm、613 nm,分别对应~5D_0-~7F_1、~5D_0-~7F_2特征跃迁。最强发射对应的掺杂浓度是0.12 mol。Ba_3Y_(0.87)B_3O_9∶0.12Eu~(3+),0.01Bi~(3+)的CIE坐标为(0.643,0.356)时最接近标准红色坐标,获得极佳的演色性。样品Ba_3Y_(1-x-y)B_3O_9∶xEu~(3+),yBi~(3+)可以用作近紫外激发三基色白光LED的红色荧光粉。     

红色荧光粉Ba_(4-4x)B_(11)O_(20)F∶4xEu~(3+)的制备及发光性能

以BaCO_3、BaF_2、H_3BO_3和氧化铕(Eu_2O_3)原料,采用高温固相反应法制备了一系列新型荧光材料Ba_(4-4x) B_(11)O_(20)F∶4xEu~(3+)(x=0.06、0.08、0.10、0.12、0.14)。利用XRD、SEM和荧光分光光度计对粉体结构、形貌和发光性能进行表征,并研究了铕离子(Eu~(3+))掺杂量对Ba_(4-4x)B_(11)O_(20)F∶4xEu~(3+)发光性能的影响。研究结果表明在激发波长为465nm的条件下,材料的发射峰主要位于592、598、616、654和700nm处;随着Eu~(3+)离子浓度的增大,样品的发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为x=0.12。