Pr掺杂Mg2SnO4纳米颗粒的制备及其光致发光性能

采用水热合成和低温煅烧两步法工艺制备了不同浓度(0~1.5mol%)镨掺杂锡酸镁, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱仪对合成的样品进行表征, 研究了Pr掺杂量对锡酸镁微观形貌的影响, 并讨论了其光致发光性能。结果表明, 所制备的Mg₂SnO₄: Pr³⁺为立方反尖晶石结构的立方纳米颗粒; 与未掺杂的Mg₂SnO₄相比, Pr掺杂浓度的增加使颗粒尺寸变大, 并使颗粒边角锐化。不同浓度Mg₂SnO₄: Pr³⁺的发射光谱表明Mg₂SnO₄: Pr³⁺样品中存在530、570 nm两处发射峰, 前者与Mg₂SnO₄基质中的氧空位有关, 后者由Pr元素³P₀-³H₅能级的跃迁造成。随着Pr掺杂浓度增加, 锡酸镁颗粒尺寸变大、发光中心增多, 使得Pr掺杂锡酸镁纳米颗粒在570 nm处的发光强度增强。     

La3+-Pr3+共掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和La³⁺-Pr³⁺共掺杂复合粉体(La³⁺-Pr³⁺/TiO₂), 采用XRD、 UV-Vis和TEM等测试手段分析了在紫外光照射下, 以降解甲基橙为探针反应研究其可见光催化性能。结果显示: 所有样品均为锐钛矿相纳米TiO₂, 稀土元素镧和镨掺杂后TiO₂特征衍射峰宽化, 强度降低; 与纯TiO₂、 镧掺杂TiO₂与镨掺杂TiO₂相比, 光催化剂La³⁺-Pr³⁺共掺杂TiO₂颗粒的粒径更小, 比表面积更大, 光吸收边红移程度更显著; 与未掺杂和单一掺杂的TiO₂相比较, 共掺杂的TiO₂具有更高的可见光催化性能。当La³⁺与TiO₂和Pr³⁺与TiO₂的摩尔比分别为1.0%和0.2%时, 可见光催化性能最好。可见光催化性能的提高归因于镧和镨的协同作用。     

Yb3+,Tb3+共掺杂Sr2B2O5荧光粉的制备及其下转换发光性能的研究

采用高温固相法合成了Tb³⁺, Yb³⁺共掺杂的Sr₂B₂O₅荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对样品的物相结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明, 合成样品为单斜结构的Sr₂B₂O₅相。分别使用543 nm和980 nm的监测波长, 得到的激发光谱均在354 nm、374 nm处有较强的激发峰, 其中374 nm处最强, 说明Sr₂B₂O₅荧光材料在近紫外光区对太阳光有很强的吸收; 在374 nm( Tb³⁺:⁷F₆→⁵D₃) 紫外光激发下, 观察到Tb³⁺: ⁵D₄→⁷F_J ( J = 6, 5, 4, 3) 可见光区发射光, 并检测到Yb³⁺: ²F_5/2→²F_7/2的近红外发射光。通过研究激发光谱和发射光谱与Yb³⁺掺杂浓度的关系, 发现在单斜晶体Sr₂B₂O₅中, Yb³⁺具有很高的猝灭浓度。     

Lu2.94Al5O12:0.06Ce3+绿色荧光粉的制备及光致发光

采用高温固相法制备了Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征。结果表明,所合成的Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉为立方晶系,表面为类球形。激发光谱中,位于340和450 nm的激发峰分别归属于4f的两个能级到5d能级的跃迁而产生的吸收,340 nm处的激发峰是由于发光是由于²F_5/2到5d的跃迁,而450nm处的激发峰是由于²F_7/2到5d的跃迁。发射光谱中,位于525 nm的发射峰对应Ce³⁺的4f-5d电子跃迁。当Ce₃₊掺杂量为6%,1500℃煅烧5 h时,Lu_2.94Al₅O₁₂:0.06Ce³⁺绿色荧光粉CIE色坐标为(0.3683,0.5959),是一种可以用作白光LED的绿色荧光粉。     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

铽离子掺杂锆酸钡粉体制备及其光学性能研究

采用水热法合成了不同铽离子掺杂量的BaZrO₃粉体, 采用XRD、SEM、FTIR、荧光光谱仪等检测方法对样品的结构、形貌及光学性能进行表征。对部分水热产物进行煅烧处理, 研究温度对其发光性能的影响。结果表明, 水热产物均为立方钙钛矿结构, 铽离子掺杂进入BaZrO₃晶格, 占据B位Zr的位置。样品的微观形貌为粒度分布较为均匀的球体。不同铽掺杂量得到的BaZrO₃球体在244 nm光激发下均观察到了来自基体的宽带发射和Tb³⁺的特征发射峰, 且在Tb³⁺掺杂浓度为5mol%附近峰值最大。温度对发光性能影响显著, 随着煅烧温度的升高, 发光强度逐渐减弱。     

Ag-SiO2-CeF3：Tb3+复合纳米粒子的制备与发光性质

采用简单的液相法在室温下制备了均匀球形的Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺核-壳结构纳米复合发光粒子,并对其结构和性能进行了表征。测试结果表明：Ag-SiO₂表面包覆上了结晶良好的六方晶系的CeF₃：Tb³⁺。Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺纳米复合粒子为球形,尺寸约为45~60 nm,该纳米复合粒子与CeF₃：Tb³⁺一样具有良好的特征绿光发射,均以544 nm附近的Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁为最强发射峰,内核贵金属Ag纳米粒子对CeF₃：Tb³⁺发光起到了一定的猝灭作用。Ag-SiO₂-CeF₃：Tb³⁺复合材料在生物检测、疾病治疗方面具有潜在的应用。     

Yb3+-Tm3+共掺BiOBr纳米晶的近红外上转换发光特性研究

采用水热法合成了Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶, 研究了其上转换发光性能。在980 nm光激发下, 样品中Tm³⁺离子实现了³H₄→³H₆、¹G₄→³F₄和¹G₄→³H₆跃迁, 进而发出强烈的近红外光(801 nm)和较弱的红光(655 nm)与蓝光(485 nm)。探讨了样品的上转换发光机理, 上转换发光强度与激发功率的关系表明在980 nm激发下Tm³⁺的蓝光和红光发射为三光子过程, 而近红外发光为双光子过程。随着Yb³⁺浓度增加, 近红外发光显著增强, 近红外光与蓝光(I_{801 nm}/I_{485 nm})的发光强度比高达71.4。研究结果表明, Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶在生物荧光标记领域具有潜在的应用前景。     

Ba3(VO4)2:Sm3+荧光粉的熔盐法合成及其温度传感特性

采用熔盐法成功合成了Ba_3-x(VO₄)₂:xSm³⁺(x=0.02～0.16)一系列荧光粉,探讨了合成条件、Sm³⁺掺杂对样品结构和发光性能的影响,并探究了样品的温度传感性能。结果表明：合成样品的适宜反应条件是煅烧温度为900℃、煅烧时间为1 h、原料与熔盐质量比为1∶3,所得样品相纯度和结晶度均较高。样品微观形貌呈片状,厚度约1.5～3 mm。在318 nm激发下,Ba_3-x(VO₄)₂:xSm³⁺的发射光谱中可同时观察到VO₄^3-基团的宽带发射和Sm³⁺的特征发射,样品的发光颜色集中在黄白光区域。随着Sm³⁺掺杂浓度(x)从0.02增大到0.16,Sm³⁺的特征发射峰强度呈现出先升后降的变化趋势,当x=0.10时,发射峰强度达到最高值。导致其浓度猝灭的主要原因是电偶极-电偶极(...     

Spectroscopy and upconversion processes in YAlO3:Ho crystals

Emission from the high lying excited states, energy transfer, and upconversion processes are investigated in YAlO₃:Ho³⁺. Selectively excited emission spectra in the range from 300 to 800 nm starting from the ³D₃, ³G₅, ⁵F₃, ⁵S₂ and ⁵F₅ multiplets were measured at 15 K. This, together with the detailed absorption and excitation measurements at 15 K allowed determination of the Stark energy levels of Ho³⁺ ions in YAlO₃ up to UV energies. The ⁵S₂ fluorescence decays were recorded as a function of temperature and Ho³⁺ concentration in order to investigate the process of quenching of fluorescence due to cross relaxation among two ions. Conversion of red and infrared laser radiation to green ⁵S₂ and blue ⁵F₃ emission is reported. Under pulsed resonant excitation of the ⁵F₅ or ⁵I₅ levels the upconversion was found to be due to energy transfer process between two excited ions. The photon avalanche effect was observed under cw excitation around 585 nm.     

Bi/Tm共掺TiO2-BaO-SiO2-Ga2O3玻璃光谱特性与能量转换机理研究

用高温熔融法制备了Bi、Tm、Bi/Tm掺杂TiO₂-BaO-SiO₂-Ga₂O₃玻璃系统。在808 nm激光激发下, 与Tm单掺杂玻璃相比, Bi/Tm共掺玻璃中Tm³⁺的³H₄→³F₄跃迁荧光(~1485 nm)得到了显著的增强, 而Tm³⁺的³F₄→³H₆跃迁荧光(~1810 nm)减弱。在980 nm激光激发下, Tm单掺玻璃中没有观察到Tm离子的特征发光, 而在Bi/Tm共掺玻璃中观察到Tm³⁺的³F₄→³H₆跃迁荧光(~1810 nm)。这是由于在808和980 nm激光二极管(LD)各自激发下, Bi/Tm共掺玻璃中活性Bi离子的近红外发光能量传递给Tm³⁺, 分别产生³F₄→³H₄与³H₆→³H₅跃迁所致。采用Inokuti-Hirayama模型, 分析了该玻璃体系中Bi→Tm的能量传递机理。结果表明, Bi→Tm的能量传递属于电偶极–偶极相互作用。     

Enhancement of red emission assigned to inversion defects in ZnAl2O4:Cr3+ hollow spheres

ZnAl₂O₄:Cr³⁺ hollow spheres composed of secondary nanoparticles with single spinel phase were fabricated using carbon templets. Monitoring the emission of 687 nm, two wide excitation bands attributed to the electrons of Cr³⁺ transiting from ⁴A_2g (⁴F) → ⁴T_1g (⁴F) and ⁴A_2g (⁴F) → ⁴T_2g (⁴F) were observed. The broad excitation band at about 397 nm was asymmetric and consisted of two peaks, indicating that there was a trigonal distortion existing in the lattices. The intensity of all emitting peaks revealed sharp increasing trend with the sintering temperature increase, and the intensity of emission at 698 nm assigned to inversion defects was more intense than that of emission at 687 nm assigned to octahedral Cr³⁺ ions in the undistorted spinel lattice. The samples with higher synthesized temperature revealed longer decay time, and the relative weightage of shorter decay time component decreased with the increase of sintering temperature, indicating that the surface defects decreased.     

Cr~（3＋）离子掺杂对Al_2O_3粉末结构及发光性能影响

采用球磨法制备了不同浓度Cr_2O_3掺杂的Al_2O_3粉体,并在700℃、1200℃空气中退火2 h。1200℃退火后样品,除掺杂浓度为1.6%的样品中出现少量γ-Al_2O_3相外,其余样品相均为纯α-Al_2O_3。样品晶格常数随着Cr~（3＋）离子浓度的增加而增加。采用波长为579 nm的激发光源对佯品进行荧...     

Eu3+掺杂Y2O3单分散红色荧光球形颗粒的尺寸可控合成与荧光性能

结合籽晶法和添加矿化剂硝酸铵, 通过均相沉淀合成和后续煅烧实现了(Y, Eu)₂O₃单分散球形颗粒(直径范围110~550 nm)的可控合成。通过XRD、FE-SEM、TEM和PLE/PL分析等手段对产物进行了系统表征。发现采用籽晶法和添加矿化剂硝酸铵可以促进球形颗粒长大。碱式碳酸盐前驱体经600℃煅烧分解为立方晶(Y, Eu)₂O₃, 且经1000℃煅烧后(Y, Eu)₂O₃依然继承球形形貌特征。所得多晶(Y, Eu)₂O₃球形荧光颗粒在242 nm激发下于615 nm处呈现最强红色荧光发射(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)。荧光粉的荧光性能呈现明显的尺寸依存性。增大球形颗粒尺寸减小了荧光寿命(1.15~1.57 ms)和荧光不对称因子[I(⁵D₀→⁷F₂)/I(⁵D₀→⁷F₁)], 但增强了荧光发射强度。     

GdI3:Ce晶体的生长及其闪烁性能研究

通过坩埚下降法生长GdI₃:2%Ce及无掺杂GdI₃闪烁晶体, 得到ϕ15 mm×20 mm的晶体毛坯, 从中加工出尺寸分别为12 mm×10 mm×2.5 mm和11 mm×8 mm×2.5 mm的无包裹体、无开裂的晶体样品, 封装后检测该晶体光学性能。XRD分析结果表明: 掺杂晶体GdI₃:2%Ce与无掺杂GdI₃晶体结构相同。X射线激发发射(XEL)和紫外激发发射谱(PL)测试结果显示: GdI₃:2%Ce晶体在450~700 nm有宽带发光峰, 发光峰位分别位于520 nm和550 nm, 对应于Ce³⁺的5d-4f跃迁发光。以550 nm为监控波长, 测得在紫外激发下存在三个激发峰, 分别位于262、335和440 nm。GdI₃:2%Ce晶体在¹³⁷Cs源伽马射线(662 keV) 激发下能量分辨率为3.4%, 通过高斯拟合得到的衰减时间为58±3 ns。研究表明, GdI₃:2%Ce晶体是一种良好的伽马和中子探测材料, 具有广泛的应用前景。     

富集10B的Ce:Li6Lu(10BO3)3晶体生长及其闪烁性能

为了提高中子探测效率, 以富集¹⁰B的H₃¹⁰BO₃为原料, 通过提拉法生长了富集¹⁰B的Ce:Li₆Lu(¹⁰BO₃)₃晶体。X射线激发发射光谱测试表明: 其发光峰位于360~480 nm, 属于Ce³⁺离子典型的5d - 4f跃迁发光, 其闪烁发光效率为BGO晶体的3.9倍。在350 nm紫外光和¹³⁷Cs所发出的662 keV的γ射线激发下测得的衰减时间分别为21.0 ns 和31.7 ns, 在¹³⁷Cs辐射源激发下所测得的相对光输出是CsI(Tl)晶体的20%, 能量分辨率为9.7%。在慢化²⁵²Cf中子源激发下可以观测到明显的中子全能峰, 其能量分辨率为33%。上述研究结果表明, Ce:Li₆Lu(¹⁰BO₃)₃晶体具有较高的闪烁效率、快的衰减时间和良好的中子探测效率, 是一种具有应用前景的中子探测用闪烁晶体。