CaO-SiO_2-B_2O_3∶Eu~(3+)、Bi~(3+)玻璃中的敏化发光及其敏化机理的研究

分别研究单掺Eu3+和Bi3+以及共掺Eu3+、Bi3+的CaO-SiO2-B2O3玻璃的发光性质。单掺Eu3+的CaO-SiO2-B2O3玻璃的发射光谱中位于591nm左右的发射峰对应于Eu3+的5D0—7F1跃迁发射,为磁偶极跃迁;位于618nm左右的发射峰对应Eu3+的5D0—7F2跃迁发射,为电偶极跃迁;位于650nm左右的发射峰分别对应于Eu3+的5D0—7F3。当共掺Bi3+、Eu3+时发现少量的Bi3+对Eu3+有明显的敏化作用。研究了Bi3+的最佳浓度和敏化机理,当Bi3+浓度为0.010%(摩尔分数)时Eu3+发光强度最大。Bi3+→Eu3+的能量传递是以光的再吸收能量传递为主。     

Tb~(3+)掺杂ZnWO_4基绿色荧光粉的发光性能

以柠檬酸为螯合剂,采用沉淀法制备了稀土Tb3+掺杂的ZnWO4绿色荧光粉前驱体。通过差热分析(DTA)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)等手段对产物进行了表征。结果表明,当退火温度低于700℃时,得到的样品为非晶态,而高于850℃退火处理后为单斜结构。使用荧光分光光度计研究了Tb3+在ZnWO4基质中的发光性质。结果显示,ZnWO4:Tb3+样品在544nm波长光的监测下于200~300nm处出现由W→O及Tb→O跃迁共同作用产生的重叠激发峰和系列Tb3+的f-f跃迁锐峰,其中位于488nm处的激发峰非常显著,对应于Tb3+的7F6→5D4跃迁。说明该法制备的荧光粉ZnWO4:Tb3+能够被蓝光有效激发,可以与广泛使用的蓝光LED芯片的输出波长相匹配。在488nm波长光的激发下观察到ZnWO4粉末中Tb3+的544nm(5D4→7F5)强的特征发射,说明ZnWO4:Tb3+粉末可作为白光LED的绿色补偿荧光粉。当以267nm激发ZnWO4:Tb3+时,有宽的WO2-4特征发射峰和Tb3+的5D4→7F6及5D4→7F5跃迁产生的发射峰,随着Tb3+掺杂浓度的增加,WO2-4的特征发射强度逐渐降低,而Tb3+的5D4→7F5跃迁强度增大,表明Tb3+与WO2-4之间有能量转移。     

CaO-SiO2-B2O3:Eu3+玻璃的合成及发光性质研究

用常规的高温合成法合成了CaO-SiO2-B2OaEu2O3玻璃,探讨了玻璃的最佳合成温度、玻璃的网络结构并研究了其发光性质.在CaO-SiO2-B2O3;Eu2O3玻璃体系中观察到了Eu3+的发射光谱.样品的发射光谱有三个主要荧光发射峰,位于591nm左右的发射峰对应于Eu3+的5D0-7F1跃迁发射,位于618nm左右的发射峰对应Eu3+的5D0-7F2跃迁发射,位于650nm左右的发射峰对应于Eu3+的5D0-7F3.研究了掺杂Eu3+浓度对其发光强度的影响.并研究了Eu3+的发光强度与玻璃厚度的关系,玻璃的最佳厚度在2.0mm左右.光谱性质表明,这种玻璃体系能够把太阳光中的紫外光转换成红光,从而增强红光的发射强度.我们可以利用这些玻璃的发光性质来制备农用转光玻璃.     

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。     

Gd2-xEuxWO6红色荧光粉的溶胶-凝胶合成及其荧光性能分析

利用溶胶-凝胶法制备系列Gd2-xEuxWO6红色荧光粉,XRD测试表明Gd2-xEuxWO6具有单斜晶系结构;在298 nm或395 nm激发下,荧光粉主要发射出对应于Eu3+5的D0→7 F2能级跃迁的612 nm红光;当Gd2-xEuxWO6中Eu3+的掺杂量为50％时,荧光粉612nm红光强度最强;在合成过程中适当添加聚乙二醇(PEG)和柠檬酸能改善荧光粉的红光发射强度.     

CaO-La2O3-B2O3-Eu2O3转光玻璃的合成及荧光性质

X射线衍射研究表明CaO-La2O3-B2O3-Eu2O3体系的玻璃化温度在1025℃附近.荧光光谱和ESR谱研究表明,在CaO-La2O3-B2O3-Eu2O3玻璃体系中存在着Eu2+和Eu3+两种价态离子. 316, 360, 379, 394, 413, 462和532nm锐线激发峰和592,616和650红区发射峰分别对应Eu3+的f-f激发跃迁和5D0-7FJ (J=1,2,3)跃迁发射;351nm和427nm宽带激发峰和蓝区发射分别对应Eu2+的5d-4f激发跃迁和发射.     

反相微乳液法制备EDTA-Eu掺杂SiO2粒子及其荧光特性

采用反相微乳液法,制备了稀土配合物EDTA-Eu掺杂的SiO2荧光粒子.x射线衍射分析表明所得粒子为非晶态,红外光谱分析表明EDTA中的羰基以双齿配位的形式与Eu3+配位.荧光光谱分析表明,在396nm处没有出现Eu3+的本征激发峰,而在310nm处出现一较强激发峰,表明配合物的激发谱由配体EDTA吸收能量引起,并将能量传递给Eu3+使之发出特征荧光,在310nm光激发下,发射波长位于615nm处,对应于Eu3+离子电偶极跃迁5D0-7F2,发射光谱中没有出现磁偶极跃迁5D0-7F1表明Eu3+的配合物中稀土离子处于不对称中心,掺杂的ED-TA-Eu与SiO2摩尔比在1:120～1:15之间时,随着EDTA-Eu的掺杂量的增加siO2粒子的最大发射荧光强度成指数函数增长.     

BaAl12O19中Mn2+和Tb3+的发光及Tb3+对Mn2+的能量传递

采用溶胶-凝胶法合成了Mn2+、Tb3+单掺及共掺的BaAl12O19荧光粉,对其发光性质和Tb3+对Mn2+的能量传递机理进行了研究.研究结果表明,Tb3+单掺的BaAl12O19荧光粉,发射峰位于440nm、489nm、543nm、587nm和623nm,属于Tb3+的5D3→7FJ和5D4→7FJ (J=6,5,4,3)跃迁发射;Mn2+单掺的荧光粉,发射峰位于516nm,归属于Mn2+的4T1→6A1跃迁发射.Mn2+,Tb3+共掺后,Mn2+的发射强度明显提高,而Tb3+的发光强度降低,Tb3+对Mn2+有能量传递作用.初步证实Tb3+对Mn2+的能量传递机理为激子能量传递.     

掺杂离子对红色荧光粉NaLn_4(SiO_4)_3F∶Eu~(3+)(Ln=La,Gd,Y)发光性能的影响

利用高温固相法合成系列Na Ln4(Si O4)3F∶Eu3+(Ln=La,Gd,Y)红色荧光粉,用X射线粉末衍射仪和荧光分光光度计对荧光粉进行结构和性能表征,研究Eu3+浓度以及基质组成的变化对Na Ln4(Si O4)3F∶Eu3+(Ln=La,Gd,Y)发光性能的影响。在394 nm激发下,荧光粉Na La4-x(Si O4)3F∶x Eu3+中的Eu3+主要体现5D0→7F2(616 nm)和5D0→7F1(590 nm)跃迁发射,而且5D0→7F2和5D0→7F1跃迁发射强度比例随Eu3+浓度的增大而变化,较低浓度时5D0→7F1发射比5D0→7F2强,较高浓度时则刚好相反。在273 nm激发下,荧光粉Na La3.9-yGdy(Si O4)3F∶0.1Eu3+或Na La3.9-zYz(Si O4)3F∶0.1Eu3+中Eu3+的5D0→7F2(616 nm)发射随掺杂离子浓度增加而增强,而5D0→7F1发射强度变化不大。因此可以通过改变Eu3+浓度以及基质组成离子Gd3+或Y3+浓度对5D0→7F2和5D0→7F1发射强度加以调整,进而调整荧光粉的红光色度。     

InBO_3∶Tb~(3+)荧光粉的合成及其发光性质

硼酸盐体系绿色荧光粉具有发光效率高、光色纯、烧结温度低、合成简便、粒径适中等优点,广泛用于等离子彩色电视机。应用高温固相反应法合成In0.98Tb0.02BO3荧光粉,并研究其中Tb3+的光谱性质及能量传递现象。发现激发光谱中Tb3+在274nm处有一最强4f→5d激发峰,能有效地吸收能量。发射光谱在550nm处有一最强峰,属于Tb3+的5D4→7F的跃迁,发绿光。发射峰高而窄,说明荧光粉In0.98Tb0.02BO3发光强度高,且只有一个峰,说明发光颜色纯,有一定的开发价值。还研究了几种因素对In0.98Tb0.02BO3荧光粉相对亮度的影响并得出了合成In0.98Tb0.02BO3荧光粉的最佳实验条件:焙烧温度1300℃,焙烧时间4h。     

Eu2+、Er3+共掺杂Sr3MgSi3O10高亮度蓝色荧光粉的制备及性质研究

采用凝胶-燃烧法在活性炭弱还原气氛下成功合成了高亮度蓝色发光材料Sr3 MgSi3 O10:Eu2+,Er3+.用X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计对样品的物相结构和发光性质进行了分析和表征.结果表明,所合成的Sr3 MgSi3O10:Eu2+,Er3+的晶体结构与Sr2 MgSi2 O7的相似,属四方晶系.样品激发光谱是位于250 nm～450 nm的宽带,最大激发峰位于357 nm处;发射光谱也是一宽带,最强的发射峰位于466 nm处,属于Eu2+典型的4f65d1→4f7跃迁,呈蓝光发射.根据光谱测定结果和Van Uitert经验公式,推断Eu2+进入Sr3 MgSi3 O10基质后占据八配位Sr的格位.研究发现,共掺杂Er3+能有效敏化Sr3 MgSi3 O10基质中Eu2+的发光,当Er3+的掺杂摩尔分数为0.04时,样品发光强度最大,约为单掺Eu2+样品发光强度的3.3倍.     

溶胶-凝胶法制备Ca3Al2O6：Eu3+红色荧光粉及其发光性能

采用溶胶-凝胶法合成Ca3Al2O6：Eu3+红色荧光粉,通过XRD、SEM、荧光光谱分别对样品的结构、形貌以及发光性能进行表征,讨论煅烧温度、Eu3+掺杂浓度以及电荷补偿剂对样品发光性能的影响.结果表明：实验所得样品的结构与Ca3Al2O6相同,Eu3+掺杂并没有改变其晶体结构.合成的荧光粉在394 nm近紫外光激发下发出615 nm明亮的红光.样品的红光强度随着煅烧温度的升高先增加后减弱,最佳烧结温度为1200℃.同样红光强度也随着Eu3+掺杂浓度的增加先增加后减弱,最佳Eu3+掺杂浓度为4%（摩尔分数）.加入电荷补偿剂后样品的发光强度均增强,其中加入K+后发光增强的效果最显著.该铝酸盐红色荧光粉性质稳定,在白光LED近紫外芯片激发中具有潜在的应用.     

Co~(2+)掺杂YPO_4:Eu~(3+)荧光材料的水热合成及其发光性能

采用水热法合成了Co2+掺杂YPO4:Eu3+荧光材料,并用XRD、XPS、FT-IR和荧光光谱对合成产物的晶体结构、元素价态和发光性能进行研究。结果表明,所合成样品均是纯相四方晶系磷钇矿结构的Co2+掺杂YPO4:Eu3+晶体,在紫外光激发下可有效地发射出Eu3+特征橙红色光,荧光寿命约为4.6ms。少量Co2+、Eu3+共掺杂对合成产物基质的物相组成和晶体结构并无明显影响,但对其发光性能却有重要影响,所制备YPO4:2%Eu3+,0.10%Co2+样品位于595nm处的发射峰强度比YPO4:2%Eu3+样品的提高了21.1%左右。     

高Eu3+浓度掺杂硼铋钙红光玻璃的制备与发光性能研究

采用传统熔融冷却法制备Eu3+掺杂的硼铋钙红光玻璃,研究不同Eu3+掺杂浓度下,玻璃的密度、摩尔体积、折射率等一般物理性质的变化规律;分析玻璃的激发、发射光谱及玻璃的结构和热稳定性,得到了一种高Eu3+掺杂浓度的红光玻璃.研究表明:随着Eu3+浓度的不断升高,玻璃的密度、折射率、玻璃转化温度和热稳定性逐渐升高,摩尔体积先减小后增大;8%(指摩尔分数,下同)为Eu₂O₃的较优掺杂浓度, 9%为玻璃成玻区中最大Eu₂O₃掺杂浓度.玻璃总体对称性均较低,为非晶态结构;玻璃结构致密程度先增大后减小,其结构单元主要包括[BO₃]三角体、[BO₄]四面体、[BiO₃]三角体和[BiO₆]八面体.制备的荧光玻璃因具有高的Eu3+掺杂浓度、与蓝光芯片的有效匹配度、优良的热稳定性、较低的熔点以及合适的折射率等特点,将有望成为白光LED用玻璃陶瓷的良好基质.      

溶胶-凝胶法制备Sr2SiO4:Tb3+绿色荧光粉及其发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了一系列适合紫外-近紫外激发的(1-X)Sr₂SiO₄:XTb3+(X=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)绿色荧光粉,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱(PL)研究了样品的结构及发光性能.由XRD的检测结果可知,合成样品属于单斜晶系的β-Sr₂SiO₄相.由SEM图可知,所有样品都呈无规则块状结构.当监测波长为546 nm,样品的激发光谱的主峰位于370 nm处,属于Tb3+的4f-4f特征跃迁吸收.当激发波长分别为285 nm和250 nm,所有样品在488 nm,547 nm,586 nm,623 nm处都出现了1个强发射峰,分别对应Tb3+的5D₄→7F₆、5D₄→7F₅、5D₄→7F₄和5D₄→7F₃电子跃迁.最强发射峰位于547 nm处,呈现特征为绿光发射.随Tb3+掺杂量增大,发射强度呈现出先增大后减小的变化趋势,即存在浓度猝灭效应.当Tb3+掺杂量为X=0.03时,样品的发光强度最大.      

Dy~(3+)替位敏化CaWO_4∶Eu~(3+)荧光材料及其发光性能

采用微乳液法合成具有不同Dy~(3+)掺杂浓度的CaWO_4∶Eu3+,Dy~(3+)荧光粉。通过使用TEM和XRD对荧光体的形貌和结构进行表征,荧光分光光度计测试其光致发光谱。实验结果表明,在395 nm光源激发下,Dy~(3+)掺杂浓度为0.5%(摩尔分数)和8%时会极大地提高Eu3+的特征发光;在272 nm光源激发下,0.5%Dy~(3+)掺杂会提高Eu3+的特性发光,而Dy~(3+)高浓度掺杂则抑制CaWO_4基质和Eu3+的特征发光。因此,在紫外光激发下低浓度掺杂Dy~(3+)可以增强CaWO_4∶Eu3+荧光材料的发光特性。     

MZnPO_4:RE(M=Li,Na,K;RE=Eu~(3+),La~(3+),Ce~(3+))的高温固相合成及其发光性质

采用高温固相反应合成MZn PO4:RE(M=Li,Na,K;RE=Eu3+,La3+,Ce3+),用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对产物进行了表征,并对产物的发光性能进行研究。结果表明:掺杂三价稀土离子Eu3+,La3+,Ce3+没有改变MZn PO4(M=Li,Na,K)的晶体结构和颗粒形貌;在紫外光(260 nm)激发下,Eu3+掺杂的MZn PO4:Eu3+(M=Li,Na,K)改变了MZn PO4(M=Li,Na,K)原有的发光波长,发射橙红色光,主峰位于595 nm附近,为Eu3+的5D0→7F1跃迁发射;La3+,Ce3+掺杂的MZn PO4:RE(M=Li,Na,K,RE=La3+,Ce3+)则发射蓝色光,最高峰对应波长为400~500 nm,没有改变MZn PO4(M=Li,Na,K)的发光波长,但提高了强度,La3+掺杂的强度大于Ce3+掺杂;除了基质本身对发光的贡献外,Ce3+有很弱的5d1→4f1的跃迁发射,而非荧光稀土离子La3+作为添加剂可提高基质材料的荧光性能。     

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.     

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.     

Eu3+掺杂Sr2CeO4荧光体的制备、发光性能及能量传递

采用柠檬酸-凝胶法成功地制备了Eu3+掺杂的Sr2CeO4荧光体.用X射线粉末衍射、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱和荧光光谱等分析手段研究了荧光体的结构、光致发光性能及能量传递.结果表明,Sr2CeO4∶ Eu荧光体的激发光谱由两部分组成一个宽的激发带和属于Eu3+的f - f跃迁的锐线谱(峰位是395nm、466nm、532nm),它的发射光谱中除了出现常见的发射峰如585nm(5D0→7F1) 、616nm(5D0→7F2)、655nm(5D0→7F3)和704nm(5D0→7F4)外,还包含有来自较高能级激发态5D1的跃迁的发射,即509nm(5D1→7F0)、534nm(5D1→7F1)、554nm(5D1→7F2).这些发射峰在其它基质材料中难以观察到.发射主峰位于616nm附近,没有出现5D0→7F0的跃迁发射,这表明Eu3+在Sr2CeO4基质中处于无反演中心或偏离反演中心的格位上.Sr2CeO4∶Eu荧光体中存在着从基质Sr2CeO4到Eu3+的能量传递.