Eu3+掺杂的钼酸盐微纳米材料制备和光致发光性能研究

分别采用沉淀法和水热法成功制备了Y_2(MoO_4)_3∶Eu~(3+)红色荧光粉,使用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱对其物相结构、形貌和发光性能进行表征。结果表明:Eu~(3+)含量低于20%(摩尔分数,下同)不会改变Y_2(MoO_4)_3的晶体结构;沉淀法得到荧光粉呈花状,而水热法主要得到层层堆积结构的荧光粉;所制荧光粉的主激发峰和发射峰分别位于394和614nm,这是来自掺杂Eu~(3+)的f-f电子跃迁。Y_2(MoO_4)_3荧光粉中Eu~(3+)最佳摩尔分数为20%,当Eu~(3+)含量大于20%时,出现浓度猝灭现象,其5D_0→7F_2发光浓度猝灭机理是电偶极-电偶极相互作用。     

白色荧光粉NaLa(MoO_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)的合成及荧光性能研究

粉。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)等分析手段对样品的结构、形貌以及发光性能进行了表征。研究了激活剂离子物质的量之比、助剂等反应参数对NaLa(MoO_4)_2∶Dy~(3+),Eu~(3+)发光性能的影响。实验结果表明,随着Eu~(3+)在Dy~(3+),Eu~(3+)的摩尔比中逐渐增大,Dy~(3+)的发射峰逐渐减弱,而Eu~(3+)的发射峰逐渐增强,说明Dy~(3+)和Eu~(3+)之间存在能量传递。助剂的添加有助于发光强度的增强,并对色坐标有改善作用,当添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP-40)为助剂,Dy~(3+)和Eu~(3+)的物质的量之比为1∶2时,荧光粉的色坐标(0.323,0.340)与标准的白光色坐标(0.330,0.330)接近。表明以PVP为助剂,Dy~(3+)和Eu~(3+)双掺杂的NaLa(MoO_4)_2是一种很好的近紫外光激发下的单一基质白色荧光粉。     

SrZn(WO_4)_2∶Eu~(3+)红色荧光粉的合成及性能研究

用共沉淀法制备了适合于近紫外激发的红色荧光粉掺铕钨酸锌锶[SrZn(WO_4)_2∶Eu~(3+)],通过X射线衍射、荧光光谱对样品的结构及发光性能进行了表征。XRD分析表明样品的主衍射峰与标准卡片(JCPDS 08-0490和JCPDS15-0774)的衍射峰基本一致,说明掺杂Eu~(3+)未改变基质晶格结构。在样品的激发光谱中,394nm为主激发峰,属于Eu~(3+)的f-f跃迁吸收。在波长为394nm的紫外激发下,样品发射主峰位于616nm,归属于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁。当Eu~(3+)掺量为7%(mol,摩尔分数)时,样品的发光强度达到最大。     

CaSiO_3∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备及电荷补偿剂对发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了CaSiO_3∶Eu~(3+)荧光粉,通过对样品的X射线衍射谱及光致发光光谱的测试和表征,研究了不同Eu~(3+)和电荷补偿剂Li+浓度下,CaSiO_3∶Eu~(3+)荧光粉的物相结构和发光性能。结果显示CaSiO_3∶Eu~(3+)荧光粉发射光谱是由位于595nm和614nm处的主峰构成的双峰谱线,激发光谱为多峰宽谱,谱峰位于220~280nm范围内。Eu~(3+)含量对CaSiO_3∶Eu~(3+)发光性能有明显的影响,随Eu~(3+)浓度的增大,CaSiO_3∶Eu~(3+)的发光强度呈现先增大后减小的规律,Eu~(3+)浓度为1%(摩尔分数,下同)时,发光强度最大。电荷补偿剂Li~+可以显著提高CaSiO_3∶Eu~(3+)的发光强度,当Li~+浓度为4%时,增强效果最为显著。     

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.     

KMGd(MoO4)3:Eu3+(M=Ca,Sr)红色荧光粉的制备、光谱及封装性能研究

采用高温固相法制备了两种新型的红色荧光粉KMGd_(1-x)(MoO_4)_3∶xEu~(3+)(M=Ca、Sr),并研究了它们的结构、形貌、浓度与温度猝灭效应及封装后LED灯珠的发光特性。结果表明,KCaGd_(1-x)(MoO_4)_3∶xEu~(3+)始终保持四方白钨矿结构,而KSrGd_(1-x)(MoO_4)_3∶xEu~(3+)的晶体结构则随会着Eu~(3+)离子掺杂浓度的增大而发生变化。两种荧光粉在394与465 nm处均具有较强的吸收,刚好与商用InGaN半导体芯片发射波长相匹配。在394 nm激发下,两种荧光粉的主发射峰均位于616 nm处,Eu~(3+)离子的最佳掺杂浓度分别为80%(M=Ca)和90%(M=Sr)。基于横向穿越机制分析了荧光粉的热猝灭效应,热激活能分别为0.246 eV(M=Ca)和0.250 eV(M=Sr)。两种荧光粉的荧光衰减曲线均呈单指数变化,且荧光寿命受Eu~(3+)浓度影响很小。     

Bi~(3+)和Ce~(3+)掺杂对Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)荧光粉体结构与发光性能的影响

采用高温固相法,分别以Bi ~(3+)和Ce~(3+)为掺杂离子,制备了红色荧光材料Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)。研究了Bi ~(3+)和Ce~(3+)的不同掺杂量分别对该红色荧光材料的相结构、显微结构和荧光性能的影响。结果表明:Bi ~(3+)、Ce~(3+)的掺入并不影响Ca_(0.99)(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(0.5)∶0.01Eu~(3+)晶相的形成,合成的荧光粉体结构均为四方纯相。当Bi ~(3+)摩尔掺杂量在1%(摩尔百分数,下同)~4%范围内逐渐增加时,粉体的荧光强度先增强而后降低,一定量的Bi ~(3+)掺杂能够改善粉体的形貌,而Ce~(3+)摩尔掺杂量在1%~4%范围内变化时,粉体的荧光性能呈降低趋势,粉体的颗粒不均匀,粉体表面有缺陷。     

柠檬酸钠对球形NaGd(MoO4)2∶Eu3+纳米晶的溶剂热合成与发光性能影响

采用以乙醇为溶剂的溶剂热法,以三氧化二钆(Gd_2O_3)和钼酸钠(Na_2MoO_4)为原料,柠檬酸钠(Na_3Cit)为表面活性剂,在pH=5,180℃条件下合成出铕离子(Eu~(3+))掺杂的球形双金属钼酸盐纳米粉体[NaGd(MoO_4)_2∶Eu~(3+)],并对制备的产物的物相、形貌以及荧光性质进行表征,探讨了表面活性剂量对产物形貌及发光性能的影响。结果表明,在393nm激发条件下,不同形貌的NaGd(MoO_4)_2∶Eu~(3+)纳米晶在612nm处均有很强发射峰,在Na_3Cit∶Gd_2O_3体积配合比为1∶3,Na_3Cit添加量为1mL,Eu~(3+)用量为5%(wt,质量分数)条件下,合成的球形NaGd(MoO_4)_2∶Eu~(3+)纳米晶颗粒均匀,荧光性较好。由此,表面活性剂Na_3Cit的添加量对产物的形貌及发光性能起到重要作用。     

Eu3+,Ce4+掺杂NaAlSiO4的制备及发光性能

采用高温固相法在1100℃下合成了Eu~(3+)掺杂NaAlSiO_4和Eu~(3+),Ce~(4+)掺杂NaAlSiO_4发光材料,利用粉晶X射线衍射和荧光光谱仪对合成样品进行了物相表征和发光强度的研究。结果表明,在1100℃,NaAlSiO_4的特征峰最明显,Eu~(3+)掺杂浓度为1.8%时,其发光强度最强。在此基础上,又进行了Ce~(4+)掺杂,并制得NaAlSiO_4∶x%Eu~(3+),y%Ce~(4+)样品。该样品在紫外光激发下同时发射红光和蓝光,其发射峰强度随x∶y掺杂比改变而变化,当y∶x≤0.092时,红光强度高于蓝光强度;当y∶x0.092时,蓝光强度高于红光强度,从而可以改变样品的发光颜色。     

微波法合成CaWO4∶Eu3+红色荧光粉及其发光性能的研究

采用微波法合成了四方晶系的CaWO4∶Eu~(3+)红色荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)等分析手段对样品的结构、形貌以及发光性能进行了表征。研究了结构控制剂种类、PEG添加量、Eu~(3+)掺杂浓度、设置温度、反应物浓度等对合成CaWO4∶Eu~(3+)发光材料的发光性能以及形貌的影响。实验结果表明,所合成四方晶系的CaWO4∶Eu~(3+)红色荧光粉在393nm紫外激发下的发射主峰位置在614nm处。当反应条件分别为PEG添加量为1.00g、Eu~(3+)掺杂浓度20%、设置温度为120℃、反应物浓度为0.06mol/L时样品具有最强的发光强度。在紫外灯照射下,样品呈现出明亮的红色。     

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。     

Eu~(3+)掺杂Sr_3La_2(BO_3)_4荧光粉的制备及发光性能研究

以高温固相法制备铕离子(Eu~(3+))掺杂硼酸盐红色荧光粉Sr_3La_2(BO_3)_4∶Eu~(3+),用X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了荧光粉的结构和表面形貌,测定了其在近紫外光激发下的发光特征。研究结果表明,焙烧温度为1000℃,保温时间为5h,Eu3+摩尔掺杂分数为7.5%时,荧光粉具有较强的发光强度;以394nm的紫外光激发,荧光粉最强发射为波长618nm的红光,为Eu~(3+)的5 D0→7F2的电偶极跃迁,计算其色坐标为x=0.65,y=0.35。     

YPO_4·2H_2O∶Eu~(3+)花状微米结构的合成及荧光性能研究

在无添加剂条件下,采用共沉淀法合成了花状独居石结构的YPO_4·2H_2O∶Eu~(3+)橙红色荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)等分析手段对样品的结构、形貌以及发光性能进行了表征。研究了Eu~(3+)掺杂浓度、pH值、磷酸量、合成温度对合成纳米材料的发光性能以及形貌的影响。结果表明,所合成的花状独居石结构的YPO_4·2H_2O∶Eu~(3+)橙红色荧光粉,在392nm紫外光激发下,观察到YPO_4·2H_2O∶Eu~(3+)的发射主峰位置在589nm处。当条件分别为掺杂浓度29%、pH=8、磷酸添加量为7mL、合成温度为80℃时样品具有最强的发光强度。在紫外灯照射下,样品呈现出明亮的橙红色。     

Eu~(3+)浓度对羧甲基纤维素/Eu(Ⅲ)纳米粒子的结构与荧光淬灭的影响

以羧甲基纤维素(CMC)为配体,改变Eu~(3+)离子的浓度合成了一系列具有荧光性能的CMC/Eu(III)纳米粒子,并阐明了Eu~(3+)离子的浓度对产物结构与荧光性能的影响及淬灭机理。傅里叶变换红外光谱及扫描电镜结果表明,Eu~(3+)离子与CMC的-COO~-,-OH,以及-C-O-C相结合而形成配合物,所获得的配合物粒径在60~80 nm范围内;X射线衍射结果显示所得的产物结晶度随Eu~(3+)离子浓度增加而降低;产物的紫外吸收表明配合物的能量吸收主要来自于配体CMC。产物呈现5D0→7F1和5D0→7F2的磁偶极跃迁和电偶极跃迁的典型Eu~(3+)的特征发光,且其荧光淬灭浓度临界值为m(Eu~(3+))∶m(CMC)=0.07∶1,当m(Eu~(3+))∶m(CMC)≤0.04:1时,配合物中存在的未反应的-OH是造成荧光淬灭的主要原因,而m(Eu~(3+))∶m(CMC)大于该值时,产物中的晶胞缺陷是荧光淬灭的主要原因。     

CaWO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)白色荧光粉的制备及其发光性能

在不添加助剂的条件下,用微波共沉淀法法制备了铕、铽(Eu~(3+)、Tb~(3+))共掺杂的钨酸钙(CaWO_4)荧光粉。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)等表征手段,对荧光粉的物相组成、形貌和发光性能进行了分析。研究了Eu~(3+)、Tb~(3+)的掺杂比例及总掺杂量、反应温度及反应物浓度对荧光性能的影响。结果表明,Eu~(3+)、Tb~(3+)的掺杂摩尔比例、总掺杂量、温度以及反应物浓度对荧光粉的发光性能均能产生影响,其中在温度为80℃、反应物浓度为0.12mol/L且Eu~(3+)和Tb~(3+)总物质的量比金属离子总物质的量为13.1%时,得到的Eu~(3+)、Tb~(3+)共掺荧光粉在256nm激发下发射光谱色坐标为(0.270,0.236),位冷白光区。     

Gd_2(MoO_4)_3∶Sm~(3+),Tb~(3+)荧光粉的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶燃烧法制备了Gd_2(MoO_4)_3∶Sm~(3+),Tb~(3+)荧光粉,采用XRD、SEM和荧光光谱仪对样品的晶体结构、形貌及发光性能进行分析。结果表明:合成了正交晶系β′-Gd_2(MoO_4)_3,平均粒径为1μm左右。在254nm紫外光激发下,随着Sm~(3+)和Tb~(3+)掺杂浓度的变化,荧光粉颜色实现了红色→黄色→绿色的颜色可调,同时可观察到Tb~(3+)到Sm~(3+)的有效能量传递和Tb~(3+)的浓度淬灭现象。     

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。     

层层浸渍法制备Eu3+∶KY(WO4)2薄膜及其发光性能研究

采用层层浸渍法制备石英玻璃基铕离子(Eu~(3+))∶钨酸钇钾[KY(WO_4)_2][(Eu~(3+))∶KY(WO_4)_2]薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪和原子力显微镜进行表征。结果表明:薄膜由Eu~(3+)∶KY(WO_4)_2单斜晶体组成,薄膜表面粗糙度Ra=22.343nm,在262nm激发光下可发射614nm(Eu~(3+)离子~5D_0→~~7F_2跃迁)的红光,其中262nm处为钨酸根离子中的O→W的电荷转移而产生的光波段,说明WO_4~(2-)子与Eu~(3+)之间存在能量传递,614nm处的荧光寿命是0.98ms。     

Eu~(3+)掺杂YBO_3-2SiO_2发光材料的制备及发光性质

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂铕离子(Eu~(3+))的硼酸钇(YBO_3)-2二氧化硅(2SiO_2)的红色发光体,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)、激发和发射光谱表征和研究了样品的结构和发光性能,确定制备该发光体所需的最佳退火温度为900℃;样品在612nm监测波长下,最佳激发波长为395nm,Eu~(3+)的最佳掺杂量为9%(摩尔百分数)。FT-IR、XRD测试表明,温度达到900℃时,晶体处于晶型转变,此时最有利于钇离子(Y~(3+))、Eu~(3+)的掺杂,样品发光最好。在1000℃时,样品大的三维网结构被破坏,不利于Eu~(3+)的掺杂和发光。     

反应时间对CaWO_4∶Eu~(3+)纳米晶形貌及发光性能影响

采用溶剂热法,以钨酸钠(Na_2WO_4·2H_2O)和氯化钙(CaCl_2)为原料,在V(醇)∶V(水)=3∶1,十二烷基磺酸钠(SDS)摩尔分数为1%,pH=7,180℃下,制备出了四方晶系结构的球形铕掺杂钨酸钙(CaWO_4∶Eu~(3+))纳米晶。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及荧光光谱(PL)对不同条件下制备出的产物的物相、形貌以及荧光性质进行表征,探讨了反应时间对产物形貌及发光性能的影响。结果表明,在不同反应时间下合成出了不同形貌的CaWO_4∶Eu~(3+)纳米晶。从荧光发射光谱可以看出,反应时间为24h的体系下合成出的球形CaWO_4∶Eu~(3+)纳米晶在393nm激发下于612nm处有强发射峰。由此,反应时间对CaWO_4∶Eu~(3+)纳米晶的物相和形貌及发光性能起到重要作用。