Eu~(3+)掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其发光性能研究

利用静电纺丝和高温煅烧相结合的方法制备了一维Eu~(3+)掺杂In_2O_3无机纳米纤维,并对其发光性能和发光机理进行研究。借助SEM、TG、XRD和EDX对样品的形貌、热分解、晶相和成分进行分析,利用荧光分光光度计测试了样品在室温下的光致发光性能。结果显示,静电纺Eu~(3+)掺杂前驱体纤维成型良好,经700℃煅烧5 h制备的In_2O_3∶Eu~(3+)纳米纤维仍保持纤维状形貌,但纤维直径与前驱体纤维相比明显减小;样品XRD衍射峰均与立方铁锰矿型In2O3的衍射峰一致,没有出现Eu_2O_3的衍射峰,样品EDX能谱分析表明煅烧后样品中含有In、O、Eu元素,且Eu含量与实际掺杂浓度接近。样品的室温发射光谱显示,经290 nm光激发后,在597 nm、612 nm和629 nm处出现Eu3+的发射峰,其中612 nm处的发射峰强度最大。     

单基质白光荧光粉Gd_3PO_7∶Dy~(3+)的制备及其性能研究

采用湿化学法合成单基质的白光发射的Gd_3PO_7∶Dy~(3+)荧光粉,使用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌与光学性能等进行表征。XRD检测结果表明所制备的样品为含有微量杂质相的Dy~(3+)掺杂单斜结构的Gd_3PO_7晶体。荧光光谱检测结果表明在276 nm属于Gd~(3+)的特征激发带激发下,发射出Dy~(3+)的特征黄色光发射带(~4F_(9/2)→~6H_(13/2))与蓝色光发射带(~4F_(9/2)→~6H_(15/2)),证实在Gd_3PO_7∶Dy~(3+)样品中出现了由Gd~(3+)到Dy~(3+)的能量传递现象。样品的发光强度随pH值和Dy~(3+)掺杂量的变化而变化,在pH值为6.00、Dy~(3+)掺杂量为0.5%的条件下制备的样品呈现相对更强的发光强度。Dy~(3+)掺杂量直接影响着Gd_3PO_7∶Dy~(3+)样品的发光颜色,当Dy~(3+)掺杂量为3%时所制备的Gd_3PO_7∶Dy~(3+)样品可发射出色坐标为(0.335,0.345)的白色光,这表明Gd_3PO_7∶Dy~(3+)是一种潜在的单基质白光发射荧光材料。     

Eu~(3+)/Tb~(3+)掺杂YBO_3-2SiO_2发光体的结构与发光性质

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂铕、铽离子(Eu~(3+)、Tb~(3+))的硼酸钇YBO3-2SiO_2的白色发光体,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)、激发及发射光谱表征和研究了样品的结构和发光性能,对于共掺杂的发白光的Eu~(3+)/Tb~(3+):YBO_3-2SiO_2发光体,900℃时,样品主要以YBO3形式存在,Eu~(3+)/Tb~(3+)的最佳掺杂摩尔浓度为9.0%/9.0%。     

Eu~(3+)/Sm~(3+)共掺K_2Gd(WO_4)(PO_4)荧光粉的发光性能及热稳定性研究

采用高温固相法制备了K_2Gd_(1-x-y)(PO_4)(WO_4):x Sm~(3+),y Eu~(3+)新型红色荧光材料,通过利用X射线衍射谱(XRD)、荧光光谱对其结构及发光性能进行了研究。结果表明,稀土离子S~(3+)的掺入没有改变荧光粉的晶相;样品的激发光谱在394 nm有很强的激发峰,与近紫外LED芯片匹配,且Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2电偶极跃迁表现出616 nm有较好的红光发射,Eu~(3+)的最佳掺杂量(摩尔分数)为y=0.3;Sm~(3+)进入晶格后,激发峰明显增强和变宽,表明Sm~(3+)对Eu~(3+)的发光起到敏化作用;K_2Gd_(0.68)(PO_4)(WO_4)∶0.3Eu~(3+),0.02Sm~(3+)样品在150℃时发光强度仍为初始温度的78%,具有良好的热稳定性且色纯度高,是一种潜在的白光LED用荧光粉。     

High thermal stability and quantum yields of green-emitting Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2:Tb~(3+) phosphor by co-doping Ce~(3+)

A series of Tb~(3+) mono-doped and Ce~(3+)-Tb~(3+) co-doped Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2 phosphors with high thermal stability and quantum yields were successfully prepared via the solid state reaction. The as-prepared Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2:Tb~(3+) samples showed broad excitation spectrum from 250 to 400 nm and presented characteristic emission transitions ~5D_4→~7F_J(J=6, 5, 4, 3) of Tb~(3+) under 313 nm excitation, which were located at about 488, 541, 584 and 620 nm. The emission intensities of Tb~(3+) rose steadily in Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2 host with the increase of Tb~(3+) concentration even though Gd~(3+) ions were completely replaced by Tb~(3+) ions. The Ce~(3+) ion as a sensitizer could efficiently improve the performance of Tb~(3+) ion. First, with Ce~(3+) co-doping, the excitation spectrum of Tb~(3+) monitored at 541 nm showed a similar band that responds to the violet emission of Ce~(3+) monitored at 416 nm. Second, the quantum yields of Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2:Tb~(3+) phosphors could be enhanced from 26.6% to 80.2% by co-doping Ce~(3+). Finally, the co-doping of Ce~(3+) was also effective to improve the thermal stability of Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2:Tb~(3+). As the temperature rose to 150 oC, the emission intensity of Tb~(3+) remained at about 83.6% of that measured at room temperature, which was better than the commercial YAG:Ce phosphor in terms of their thermal quenching properties. These results indicated that the as-prepared Sr_3Gd_2(Si_3O_9)_2:Tb~(3+),Ce~(3+) samples could be used as green emission phosphors for possible applications in near ultraviolet based WLEDs.     

用于物品安全的Yb~(3+)单掺纳米颗粒的制备与表征

为了提高稀土荧光防伪系统的防伪力度,采用沉淀法制备了用于物品安全的Yb~(3+)单掺杂NaYF_4纳米颗粒。利用FT-IR分析了制备过程中间产物的化学组成。利用XRD和TEM对产物的形貌结构进行表征,并结合吸收光谱和发射光谱图,分析了不同掺杂浓度NaYF_4∶Yb~(3+)纳米颗粒发光特性。实验结果表明,Yb~(3+)与苯甲酸钠反应生成了多齿配合物,验证了苯甲酸钠在制备过程中起络合作用。在N_2氛围中经400℃煅烧4 h得到β-NaYF_4∶Yb~(3+)纳米颗粒,平均粒径为86 nm。该纳米颗粒在900 nm光的激发下具有930 nm～1080 nm的不可见红外发射(归属于Yb~(3+)的~2F_(7/2)→~2F_(5/2)),980 nm激发下具有475 nm的蓝色可见发射(归属于Yb~(3+)对的合作上转换发光),最大红外发射和蓝色上转换发射的样品掺杂浓度分别为5%和20%。研究结果表明NaYF_4∶Yb~(3+)纳米颗粒在物品追踪领域具有良好的应用前景。     

NaSrB_5O_9:Dy~(3+)荧光粉的制备及发光性质研究

通过了高温固相法制备NaSrB_5O_9:n%Dy~(3+)(n=0.5,0.8,1.0,1.5,2.0)系列荧光粉,利用X射线衍射仪器、荧光光谱仪对材料的结构和发光性能进行了测试和分析。XRD测试结果表明,掺Dy~(3+)量不应超过2%。荧光光谱图显示,在582 nm监测波长下的最佳激发波长为341 nm,在341 nm波长激发下有476 nm(B)和582 nm(Y)两个主要特征峰,其中582 nm处的特征峰最强。随着Dy~(3+)浓度的增大,发射峰Y和B的强度比值Y/B没有明显变化,荧光粉表现出较好的发光稳定性。从发射光谱可知,当掺Dy~(3+)量超过1.5%时发生了浓度猝灭,说明最佳掺杂浓度为1.5%。激发波长取341 nm时,NaSrB_5O_9:1.5%Dy~(3+)的CIE色度坐标为(0.407,0.423),色温为3691 K,发光为暖白光。     

镧系离子掺杂NaLuF_4纳米晶的可控合成及上转换发光性质研究

采用水热法制备了镧系离子Gd~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)和Dy~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)掺杂的NaLuF_4纳米晶。对样品进行了X-射线衍射分析(XRD)和上转换光谱分析。XRD结果显示所制备的NaLuF_4纳米晶的晶相结构、尺寸可通过简单的Gd~(3+)、Dy~(3+)掺杂方法来调控,随着Gd~(3+)、Dy~(3+)掺杂浓度的增加NaLuF_4纳米晶倾向于形成六角相结构,说明高的Gd~(3+)、Dy~(3+)浓度能够促进立方相向六角相的转变,有利于六角相结构的形成,为制备结构精确可控的纳米晶提供了一种简单的方法。在980 nm激光激发下,所制备的Gd~(3+)/Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺的NaLuF_4纳米晶具有强的476 nm的蓝光发射,并且随着Gd~(3+)浓度的增加上转换发光强度逐渐减弱。     

水热法制备Y_2O_3:Eu及其发光性能的研究

利用水热法制备立方相Y2O3:Eu红色荧光粉.在不同掺杂浓度、不同溶液pH值的系列样品中,均观测到Eu3+离子的特征发射.荧光强度与Eu3+离子掺杂浓度关系研究表明:在不同掺杂浓度中,Eu3+离子掺杂浓度为9%时其相对发射强度最强.在不同溶液pH值所获得的样品中,以溶液pH等于6制备的样品发光效果最好.此外通过与商用Y2O3:Eu红色荧光粉比较,发现其荧光强度相当.因此,与传统高温固相法相比,水热法合成Y2O3:Eu红色荧光粉是简单易行方案.     

白光LED用LaPO4:Eu3+红色荧光粉的合成与表征

利用水热法制备了性能稳定的红色荧光粉LaPO4:Eu3+,同时研究了不同的Eu3+浓度、煅烧温度对荧光粉发光性能的影响.通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)来表征荧光粉的晶体结构和颗粒大小及形貌;用激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来表征荧光粉的荧光性能.结果表明:未煅烧时前躯体主要是六方晶相LaPO4·0.5H2O,煅烧温度在900℃时,所制备样品为单斜相LaPO4:Eu3+;SEM图像显示5 at.%Eu3+掺杂LaPO4呈椭球形,颗粒长约为500 nm,宽约为300 nm.最大发射波长和激发波长分别为592 nm和393 nm,发射光谱中592 nm和612 nm的发射峰对应的是Eu3+离子的5D0→7F1和5D0→7F2跃迁.其荧光寿命为3.32 ms.     

Ho~(3+)-Yb~(3+)掺杂β-NaYF_4纳米晶的近红外荧光与能量传递

用共沉淀法制备了Ho~(3+),Yb~(3+)掺杂的β-NaYF_4纳米晶,测量并分析了不同Yb~(3+)掺杂浓度下NaYF_4∶Ho~(3+),Yb~(3+)的荧光光谱与荧光衰减曲线。结果表明,在447 nm泵浦光激发下,较强的近红外光发射主要来源于Ho~(3+)-Yb~(3+)之间高效的能量传递过程。被泵浦光激发的Ho~(3+)通过~5F_4,~5S_2能级与~5F_5能级将能量传递给Yb~(3+),使Yb~(3+)从基态~2F_(7/2)能级跃迁到~2F_(5/2)能级。同时,处于~2F_(5/2)能级的Yb~(3+)可以将能量再传递给Ho~(3+)的~5I_6能级从而增强Ho~(3+)离子~5I_6→~5I_8的跃迁发光。在所研究的样品中,NaYF_4∶3%Ho~(3+),3%Yb~(3+)表现出最强的近红外荧光发射,其980 nm附近的荧光强度是NaYF_4∶3%Ho~(3+)样品的18倍。较强的近红外光发射使得NaYF_4∶Ho~(3+),Yb~(3+)材料在提高太阳能电池的光电转换效率以及进行荧光标记等方面有潜在的应用价值。     

水热法制备Y2O3:Eu及其发光性能的研究

利用水热法制备立方相Y₂O₃:Eu红色荧光粉.在不同掺杂浓度、不同溶液pH值的系列样品中,均观测到Eu3+离子的特征发射.荧光强度与Eu3+离子掺杂浓度关系研究表明:在不同掺杂浓度中,Eu3+离子掺杂浓度为9 %时其相对发射强度最强.在不同溶液pH值所获得的样品中,以溶液pH等于6制备的样品发光效果最好.此外通过与商用Y₂O₃:Eu红色荧光粉比较,发现其荧光强度相当.因此,与传统高温固相法相比,水热法合成Y₂O₃:Eu红色荧光粉是简单易行方案.      

尖晶石结构ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)纳米颗粒微观结构与光学性能北大核心

采用水热法和热处理工艺成功制备了不同Fe含量的掺杂尖晶石结构ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)纳米颗粒(x=0、0.025、0.05和0.10),研究了Fe掺杂比例对样品微观结构和光学性能的影响。X射线衍射(XRD)表明ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)纳米颗粒具有立方尖晶石结构,随着掺杂浓度的增加,平均晶粒尺寸减小,晶格参数增大。场发射透射电子显微镜(FE-TEM)表明样品形貌呈规则球形颗粒,颗粒大小均匀。X射线光电子能谱(XPS)表明掺杂的Fe离子替代Al^(3+)进入ZnAl_(2)O_(4)晶格,主要占据ZnAl_(2-x)Fe_(x)O_(4)样品的八面体位置。紫外可见光谱(UV-vis)表明样品的带隙随着Fe离子浓度的增加而减小,并发生红移。光致发光光谱(PL)发现样品表现出猝灭现象。傅里叶红外光谱(FT-IR)表明Fe^(3+)取代Al^(3+)没有改变ZnAl_(2)O_(4)尖晶石的结构。CIE色度图显示所有样品均呈黄绿色区域发射。     

Yb~(3+),Er~(3+)掺杂Y_2Ti_2O_7荧光粉的制备与上转换发光机理

采用溶胶-凝胶法制备合成了(Y_(0.98-x)Yb_xEr_(0.02))_2Ti_2O_7(x=0, 0.02, 0.04,…,0.10)荧光粉,分别采用XRD和荧光光谱仪对样品的结构和上转换发光性能进行了表征.研究了Yb~(3+)掺杂浓度对样品上转换发光性能的影响,并对样品的发光机理进行了研究.结果表明,所得样品为面心立方结构的烧绿石相.在980 nm激发下,样品展现出很强的上转换荧光发射并且发光颜色可以通过Yb~(3+)掺杂浓度来调节.样品上转换绿光和红光发射均为双光子过程并且交叉弛豫过程在上转换红光发射过程中占据主导作用.     

水热法制备Y2O3：Eu及其发光性能的研究

利用水热法制备立方相Y2O3：Eu红色荧光粉.在不同掺杂浓度、不同溶液pH值的系列样品中,均观测到Eu3＋离子的特征发射.荧光强度与Eu3＋离子掺杂浓度关系研究表明：在不同掺杂浓度中,Eu3＋离子掺杂浓度为9%时其相对发射强度最强.在不同溶液pH值所获得的样品中,以溶液pH等于6制备的样品发光效果最好.此外通过与商用Y2O3：Eu红色荧光粉比较,发现其荧光强度相当.因此,与传统高温固相法相比,水热法合成Y2O3：Eu红色荧光粉是简单易行方案.     

一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒的微乳法合成及光性能

纳米氧化铋是一种重要的功能材料,其可控制备一直是研究的热点。以TritonX-100/正庚烷/正戊醇/水为微乳液体系,采用反相微乳法合成了一维四棱柱状Bi_2O_3纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了煅烧温度和煅烧时间对Bi_2O_3样品晶型和微观形貌的影响。表征结果表明,随煅烧温度增加,产物由四方相β-Bi_2O_3向单斜相α-Bi_2O_3转变,样品为一维四棱柱状纳米棒,其直径为50～100 nm,长为300～600 nm。对前驱体的形成机制进行分析发现,定向附着、自组织和奥斯瓦尔德熟化在微乳体系合成纳米材料的过程中起到了重要作用。紫外-可见光谱(UV-Vis)分析表明,亚稳相β-Bi_2O_3(550 nm)相比稳定相α-Bi_2O_3(460 nm)具有更宽的可见光响应范围和更窄的禁带宽度(分别为2.30和2.74 eV),属于电子从价带跃迁到导带引起的吸收,为Bi_2O_3的直接带隙吸收。荧光光谱(PL)表明β-Bi_2O_3在400～600nm具有宽的发射谱带,466 nm处的强蓝带发射归属于Bi~(3+)的~3P_1→~1S_0跃迁和O~(2-)→Bi~(3+)荷移跃迁,562 nm处绿峰归属于晶体表面氧空位和生长过程中形成的缺陷。     

红色荧光粉BaAl_2Si_2O_8:Eu~(3+),Li~+的制备和发光性能研究

通过高温固相法合成了红色荧光粉系列Ba_(1-x)Al_2Si_2O_8:Eu_x~(3+),Li_(0.03)~+,并系统地研究了该系列荧光粉的晶体结构和发光性质的变化。合成的试样均为BaAl_2Si_2O_8晶体,均单斜晶系,空间群为C2/m(12)。Eu~(3+)取代Ba~(2+)格位进入基质BaAl_2Si_2O_8晶体,造成了基质晶胞参数a,b,c和晶胞体积V相应地减小,只引起了基质晶体结构轻微的畸变。试样的激发光谱位于220 nm~550 nm,由一个宽带激发谱和一组锐线峰带构成,激发光谱中的最强峰为393 nm(~7F_0→~5L_6)。通过393 nm波段对系列试样进行有效激发,收集到发射光谱均位于550 nm~750 nm,且由发射光谱中出现多条锐线峰,在614 nm(~5D_0→~7F_2)处发射峰最强,Eu~(3+)的595 nm(~5D_0→~7F_1)发射峰劈裂产生了590 nm、595 nm和599 nm处的三个分裂峰,而614 nm(~5D_0→~7F_2)发射峰劈裂为614 nm、617 nm、619 nm、622 nm和627 nm处的五个分裂峰,Eu~(3+)取代Ba~(2+)进入基质晶格BaAl_2Si_2O_8中,与其临近的氧配体形成了C2的点群对称性和Eu~(3+)主要占据非反演对称中心格位。系统研究了该系列荧光粉发光性能与掺杂离子Eu~(3+)浓度的关联。研究结果显示,当掺杂离子Eu~(3+)浓度x≤0.03时,荧光粉的发光强度随着掺杂离子Eu~(3+)浓度x的增加而增加,当x0.03时,随x的增加而减小。试样的色坐标不随掺杂离子Eu~(3+)浓度改变而改变;该系列荧光粉浓度淬灭机理为电偶极–电偶极相互作用。     

微波辐射法合成Gd_2O_2SO_4∶Eu~(3+)发光材料及性能研究

以Gd_2O_3、Eu_2O_3和NH_4HSO_4为原料,采用微波辐射法合成了Gd_2O_2SO_4∶Eu~(3+)发光材料。并用X射线衍射仪、扫描电镜、荧光光谱仪对所得发光材料的物相、形貌和发光性能进行了表征。结果表明,微波辐射30 min可以合成纯相Gd_2O_2SO_4∶Eu~(3+)发光材料,晶体结构为正交晶系,与Gd_2O_2SO_4结构相同;其形貌不规则,存在团聚现象;Gd_2O_2SO_4∶Eu~(3+)发光材料呈红光发射,发射光谱由一系列铕离子的~5D_0→~7F_j(j=0,1,2,3,4)能级跃迁的尖峰组成,激发光谱主要由处于200 nm～350 nm的宽激发带和位于397 nm和466 nm的窄激发带组成。     

红色荧光粉La2O3：Eu3＋的合成及发光性质

利用复合沉淀法制备了性能稳定的红色荧光粉La2O3：Eu3＋,同时研究了煅烧温度及掺杂Eu3＋浓度对La2O3：Eu。’发光性能的影响．通过X射线粉末衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）来表征荧光粉的晶体结构和颗粒大小及形貌：用激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来袁征荧光粉的荧光性能．结果表明：煅烧温度在900℃时,所制备样品为六方晶系La2O3：Eun;SEM图显示掺杂Eu0＋含量为5％的La2O3颗粒直径为15μm左右．最大发射波长和激发波长分别为626nm和396nm,发射光谱中596nm和626nm的发射峰对应的是Eu3＋离子的0D—F1和5D—F2跃迁,其荧光寿命为0．754ms．     

Eu~(3+)掺杂ZnS纳米晶的制备及其表面修饰

通过水相法合成Eu~(3+)掺杂ZnS纳米晶(ZnS:Eu),合成的ZnS:Eu纳米晶具有立方晶形结构,粒径约为2 nm~4 nm,荧光谱图中可以检测到Eu~(3+)的5D0-7FJ(J=0,1,2)的特征吸收峰,这是由于在ZnS:Eu纳米晶内Eu~(3+)周围存在电荷缺陷和晶格缺陷导致的。为了实现ZnS:Eu纳米晶的功能性和可加工性,通过新颖的方法配体交换法合成了5-(2-甲基丙烯酰乙氧基甲基)-8-羟基喹啉(MQ)表面修饰的ZnS:Eu纳米晶(MQ-ZnS:Eu),表面修饰后的MQ-ZnS:Eu纳米晶与ZnS:Eu纳米晶相比较发光效率显著提高,且发射峰发生蓝移,蓝移约80 nm~90 nm,这可能是MQ与ZnS:Eu纳米晶之间协同作用导致的。