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...     

过渡金属离子掺杂石榴石基荧光材料的晶格调控、光谱特性及应用

石榴石基荧光材料具有多格位掺杂、离子掺杂选择范围宽、能量传递效率高等突出优势，是无机发光材料研究的热点；过渡金属离子在光谱可调谐性、原料来源广泛性等方面显著优于稀土离子；然而，其在发光效率、价态调控特别是在复杂晶格结构中的发光机理尚存在挑战，吸引了众多研究者关注。本文综述了过渡金属离子特别是Cr³⁺、Mn^2+/4+在石榴石结构荧光材料中的光谱特性和发光行为，介绍了该类材料在固态照明与显示、生物医学成像、植物照明等前沿领域的研究与应用现状。     

Sr3Y2Ge3O12:Bi3+:紫外-可见-近红外超宽带应力发光及性能调控探索

现有应力发光多局限于单一波段。铋(Bi)离子能实现紫外–近红外波段的超宽发射,但是现有Bi离子激活应力发光材料多限于蓝光发射。针对这一问题,本工作在多格点石榴石化合物(Sr₃Y₂Ge₃O₁₂)中率先实现了紫外–可见–近红外超宽带应力发光,并借助近邻离子(Sc³⁺)取代策略调控其应力发光性能。最后,利用热释光测试等得到材料缺陷分布信息,并探究其应力发光机理。最后,基于多模式发光,该材料有望用于信息储存领域。     

Tm3+掺杂玻璃光纤研究进展

2 μm波段光纤激光可被广泛应用于激光雷达、生物医疗、环境监测以及光谱学等领域,而Tm³⁺掺杂玻璃光纤是2 μm波段光纤激光重要的增益介质。本文从Tm³⁺掺杂玻璃的发光特性出发,介绍了Tm³⁺掺杂玻璃光纤的制备技术,综述了不同玻璃基质材料掺Tm³⁺光纤的研究进展。最后,指出了制备高性能Tm³⁺掺杂玻璃光纤需要解决的关键问题,提出了可能的解决方法,并对Tm³⁺掺杂玻璃光纤发展趋势进行了展望。     

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。     

微量Ce3+、Nb5+、Zn2+对钛酸锶钡基陶瓷介电性能的影响

通过研究Ce³⁺、Nb⁵⁺、Zn²⁺对钛酸锶钡基陶瓷介电性能的影响,结果发现Ce³⁺、Nb⁵⁺、Zn²⁺各离子单一掺杂提高其介电性能是有限的,而充分运用各微量离子作用机理,控制钛酸锶钡的Ce³⁺、Nb⁵⁺、Zn²⁺引入量,能综合提高钛酸锶钡基陶瓷的介电性能。     

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。     

转炉脱硫渣理化特性及吸附性能研究

采用铁水预处理脱硫渣为吸附剂材料,以低浓度铈离子（Ce³⁺）溶液模拟稀土废水溶液,研究脱硫渣对Ce³⁺的吸附。运用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、和X射线荧光光谱分析（XRF）对脱硫渣进行物化性能分析,通过反应时间、初始浓度对吸附剂材料吸附Ce³⁺性能的影响实验,探究脱硫渣对Ce³⁺吸附性能及机理。研究结果表明脱硫渣对低浓度Ce³⁺具有良好的吸附效果,常温下,脱硫渣对Ce³⁺溶液最大吸附率为96.8%。反应时间和Ce³⁺初始浓度对脱硫渣影响不大。     

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...     

一种新希夫碱的合成及其荧光性质研究

通过缩合反应合成了2-羟基-1-萘甲醛缩4,4′-二氨基二苯醚希夫碱,使用红外光谱仪、核磁共振仪、元素分析仪对其结构进行了表征,并对其与金属离子如Ni²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Ce³⁺、Ag⁺、Zn²⁺等作用时的荧光性质进行了研究。结果表明,不同金属离子对该希夫碱的荧光发射波长影响不大,但使其荧光强度发生了不同程度的改变,其中Pb²⁺使其荧光强度增强最为显著。     

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。     

Gd3+/Ce3+对Tb3+掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO₂-B₂O₃-BaF₂组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd₂O₃掺量下Tb³⁺的发光性能,并确定了Gd₂O₃更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd³⁺和Ce³⁺对Tb³⁺的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd³⁺和Ce³⁺对Tb³⁺的发光都具有敏化作用,且Gd₂O₃掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce₂O_3<...     

Eu3+掺杂Ba2LaZrO5.5基荧光粉的制备及发光研究

以溶胶凝胶法制备了Ba₂LaZrO_5.5:Eu³⁺荧光粉，探讨溶液的pH值、焙烧温度和掺杂Eu³⁺的量对荧光粉的结构和发光的影响。证实了当pH=3、焙烧温度为800℃时Ba₂LaZrO_5.5:21%Eu³⁺荧光粉为立方体钙钛矿结构；在280nm激发下基质Ba₂LaZrO_5.5在468nm处有较强的蓝光发射，而Ba2LaZrO_5.5:21%Eu³⁺荧光粉在612nm处有Eu³⁺的红光发射峰最强。     

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。     

硫元素掺杂的超窄带零热猝灭蓝光荧光粉：Rb Na3(Li12Si4O16–ySy):Eu2+

采用传统的高温固相法合成出了硫元素掺杂的具有473 nm和525 nm双发射的UCr₄C₄型Rb Na₃(Li₁₂Si₄O_16–yS_y):Eu²⁺窄带蓝光荧光粉,并在UCr₄C₄结构中实现零热猝灭发光性能,其发光积分强度在250℃下提升至室温的107%。Eu²⁺离子的格位占据分析及缺陷表征揭示了对应的发光调控和零热猝灭机理。采用阳离子取代策略(Ti⁴⁺部分取代Si⁴⁺)成功消除了荧光粉位于525 nm的肩带峰,将蓝光色纯度从61.1%提升至83.7%,使Rb Na₃(Li₁₂Si₃Ti O_16–yS_y):Eu²⁺荧光粉有望成为应用于液晶显示背光的蓝色发光候选材料,为UCr     

掺铕钼酸钆发光材料的制备及性质研究

以氧化钆(Gd₂O₃)、氧化铕(Eu₂O₃)、钼酸铵(H₈Mo N₂O₄)、柠檬酸(C₆H₈O₇)为原料,采用超声波辅助溶胶-凝胶法成功制备了Gd₂(Mo O₄)₃:Eu³⁺荧光粉发光材料。讨论了Eu离子掺杂浓度和前驱体是否煅烧对荧光材料性能的影响,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪(LS)对材料进行表征和分析。结果表明：在403 nm最优激发波长激发下,材料的发射峰位于470～530nm之间,Eu离子掺杂浓度及是否煅烧都会对材料的形貌和发光性能产生影响。     

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...     

Ba2+、MoO42-掺杂对NaCaPO4：Eu3+荧光粉发光性能的影响研究

为提高红色荧光粉的发光强度和色纯度,以硝酸钙、硝酸钠、硝酸铕、磷酸二氢铵、钼酸铵、硝酸钡为原料,采用高温固相法合成了NaCa_1-xPO₄：xEu³⁺、NaCa_1-x（PO₄）_1-y（MoO₄）_y：xEu³⁺、NaCa_1-x-zPO₄：xEu³⁺,zBa²⁺系列红色荧光粉。探讨了Eu³⁺单掺杂和Eu³⁺/MoO₄^2-、Eu³⁺/Ba²⁺共掺杂对荧光粉发光性能的影响。用X射线衍射（XRD）、荧光分光光度计、色坐标等对荧光粉的结构进行表征。研究结果表明：掺杂Eu³⁺、MoO₄^2-、Ba²⁺后NaCaPO₄晶系没有发生变化,但是晶胞参数发生了变化,说明Eu³⁺、MoO₄^2-、Ba²⁺进入NaCaPO₄晶格中。在393 nm紫外光激发下,荧光粉发射光谱图出现两个Eu³⁺比较强的特征发射峰,分别属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁和⁵D₀→⁷F₂跃迁。与单掺杂16%Eu³⁺荧光粉相比,共掺杂16%Eu³⁺/3%MoO₄^2-或16%Eu³⁺/6%Ba²⁺荧光粉的发射光谱中⁵D₀→⁷F₂跃迁产生的发射峰强度均高于单掺杂16%Eu³⁺荧光粉的发射峰强度,其⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁发射光强度之比（R）分别为1.76（R_Mo）和1.28（R_Ba）,都大于单掺杂16%Eu³⁺荧光粉的R_Eu（0.99）,共掺杂Eu³⁺/MoO₄^2-荧光粉的色纯度比单掺杂Eu³⁺和共掺杂Eu³⁺/Ba²⁺荧光粉的色纯度更好。     

Sn掺杂CeO2中Ce3+的形成机制及其对质子交换膜燃料电池耐久性的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中，产生的自由基会攻击质子交换膜，使其开裂或形成孔洞，导致电池失效。常见的改性方法是在质子交换膜(PEM)中添加自由基清除剂材料。基于此，本文合成了Sn掺杂CeO₂自由基清除剂，通过提高Ce³⁺浓度来增强其在PEMFC中自由基清除性能，避免PEM厚度迅速减薄，从而提高质子PEMFC的耐久性。密度泛函理论计算和试验结果表明，Sn掺杂会引起CeO₂产生晶格畸变，降低氧空位形成能，促进CeO₂中Ce³⁺的形成。同时，Sn²⁺的加入可将CeO₂-Sn样品中的Ce⁴⁺还原为Ce³⁺,提升Ce³⁺的浓度，从而提高PEM的耐久性。单电池测试结果表明，经70 h的开路电压衰减测试，CeO₂-Sn-5%改性后的质子交换膜组装的单电池电压衰减率最低(18%),且功率保留率(56%)比其他样品更高，表明该样品具有更优异的耐久性。     

Sm3+离子激活的Ba3ZnNb2O9荧光粉的制备及发光性能

利用高温固相法合成了不同Sm³⁺掺杂浓度的Ba₃ZnNb₂O₉荧光粉,并利用X射线粉末衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)、荧光发射光谱及荧光寿命等表征手段对样品的结构与发光性能进行了研究。XRD结果显示纯样Ba₃ZnNb₂O₉与Ba₃ZnNb₂O₉:Sm³⁺荧光粉的衍射图完全吻合,表明Sm³⁺离子的少量引入并未对晶体结构产生影响。漫反射光谱显示样品可以被近紫外光有效激发。发射光谱表明存在基质向Sm³⁺离子的能量传递过程,Sm³⁺离子的最佳掺杂浓度为x=0.1。