不同形貌β-NaYF4∶Yb,Er（Tm）的水热法合成和上转换发光研究

采用水热法添加不同的表面活性剂合成了NaYF4∶Yb,Er(Tm),并借助XRD、TEM、FT-IR、上转换发光谱对合成样品的物相、形貌、表面包覆情况、上转换发光强度等进行了分析。结果表明在相同的温度、时间条件下合成样品的物相均为六方相;添加不同表面活性剂所合成样品的形貌各不相同,可以通过控制添加表面活性剂的种类、剂量等条件调控晶体的生长。添加柠檬酸所合成的样品的上转换发光强度较高。     

热处理温度对β-NaYF4:Yb3+、Er3+纳/微米颗粒上转换发光性能的影响

采用溶剂热法和热分解法分别制备纳/微米的β-NaYF4:20%Yb3+,2%Er3+晶体.根据两种不同粒径颗粒的TG-DTA测试分析,对其进行不同温度的热处理。通过XRD、SEM、FT-IR以及PL等手段研究不同热处理温度对两种粒径的颗粒的尺寸、形貌以及上转换发光性能的影响.研究结果表明,随着热处理温度的升高,纳/微米颗粒的发光性能主要呈现出先升高后下降的趋势。与未作热处理样品对比发现,适当的热处理(580℃)可以提高纳米颗粒的发光强度,却不利于改善微米颗粒发光性能。分析认为,结晶质量的提高、缺陷浓度的降低以及有机配体的去除,导致了纳/微米颗粒的发光性能的逐步提高。而过高处理温度(>580℃)引起的相转变(β→α)和表面Na2CO3的生成又大大降低了稀土离子的发光效率。热处理过程中颗粒之间的不同团聚程度是造成纳/微米颗粒发光性能差异变化的主要原因。     

Yb3+、Er3+和Eu3+共掺杂TiO2纳米带的制备与表征

通过离子交换和水热两步合成过程简单制备了Yb3+、Er3+和Eu3+共掺杂锐钛矿型TiO2纳米带。该3种离子共掺杂未导致TiO2结构和形貌发生变化。光学特性测试结果表明,由于稀土离子掺杂浓度低,Eu3+掺杂未改变由Yb3+和Er3+产生的上转换发射峰位,但可观察到因上转换发光激发的Eu3+荧光发射峰;Eu3+荧光光谱也未受到Yb3+和Er3+掺杂的影响。通过对掺杂样品上转换发光机理的考察证实,上转换发光过程是双光子过程,但TiO2和Eu3+掺杂对此发光过程有明显影响。     

Er3+掺杂GdVO4纳米粒子的制备及发光性能研究

用水热法制备了Er3+掺杂GdVO4纳米荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱、红外光谱仪(FTIR)对合成样品的结构和发光性能进行表征。探讨了焙烧温度、pH值以及络合剂对GdVO4∶Er3+纳米晶的结构和发光的影响。在760nm近红外光和380nm紫外光激发下激发样品,出现了较强的525nm、553nm特征绿光上转换和下转换发射。其中525nm和553nm分别来自于Er3+离子的2 H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁产生。     

Dy3+/Tm3+掺杂Na2Gd(PO4)(WO4)的制备及发光性能研究

采用二次熔融的高温固相法合成了一系列Dy³⁺/Tm³⁺共掺钠-钆-磷钨酸盐(NGPW)荧光材料,研究了其光致发光特性和热稳定性,以及CIE与激发波长的映射关系。改变激发波长可以让NGPW∶2%Tm³⁺,xDy³⁺(x=1%、2%、3%、4%、5%)荧光粉的颜色从蓝色-冷白色-暖白色-黄色连续变化。在356nm和363nm激发下,可实现白光发射。对共掺杂荧光粉的荧光衰减曲线进行表征,验证了该荧光粉中Dy³⁺和Tm³⁺之间存在能量转移。详细研究了能量传递效率和能量传递机理。NGPW∶2%Tm³⁺,xDy³⁺荧光粉有望成为极具潜力的色彩可调的单组分荧光粉。     

Yb3+、Ho3+掺杂浓度及晶粒尺寸对NaYF4∶Yb3+,Ho3+上转换材料发光的影响

EDTA作为络合剂,在pH值为5的条件下,采用水热法制备了NaYF4∶Yb3+,Ho3+微米棱柱上转换材料,研究了掺杂浓度和晶粒尺寸对上转换发光特性的影响。实验发现材料发光主要以绿光为主,最佳的Yb3+、Ho3+掺杂浓度分别为25%和1%,高于此值均会出现浓度猝灭效应。通过改变溶液中NaF/NH4HF2摩尔比来调控晶粒的尺寸,发现随着晶体颗粒尺寸的增大,材料中Yb3+浓度增加,从而使上转换发光增强。     

NaYF4:Er3+六棱柱的水热合成及上转换发光性能

以氟化钠、硝酸钇、硝酸铒为原料,利用水热法合成NaYF4:Er3+材料。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收(FT-IR)以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性能进行分析。结果表明,NaYF4:Er3+为六角棱柱晶体,属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构。在980nm光激发下,NaYF4:Er3+展现出强的上转换光,波长在520nm和539nm为绿光发射,对应为Er3+离子的2 H11/2→4/I15/2和4S3/2→4/I15/2跃迁发射,而652nm为红光发射,则对应于Er3+离子的4F9/2→4/I15/2跃迁发射。     

水热法合成KGd0.9-xF4∶10% Yb3+, x% Er3+微晶及其上转换发光性能

通过水热合成法制备了KGd0.9-xF4∶10%Yb~(3+),x%Er~(3+)微晶,借助X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光分析(PL)对所得样品的晶相结构、形貌和发光性能进行了表征;着重探讨了Er~(3+)掺杂量对样品微观结构及发光性能的影响。XRD结果表明制备的KGd0.9-xF4∶10%Yb~(3+),x%Er~(3+)系列微晶均结晶良好,属于立方晶系,其结晶性随着Er~(3+)含量的增加而增强。SEM表明所有制备的样品均为粒径在0.1~0.3μm范围内的类球形颗粒。荧光光谱显示,在980 nm近红外光激发下,所有样品均出现了位于524 nm和545 nm的绿发射及位于660 nm的红发射,分别对应于Er~(3+)的(2H11/2,4S3/2)→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁。色度坐标图表明制备的KGd0.9-xF4∶10%Yb~(3+),x%Er~(3+)系列微晶均发出较纯的绿光。     

Tb3+掺杂对Sr2CeO4∶Eu3+发光性能的影响

以尿素为燃料硼酸为助熔剂,采用燃烧法合成了Sr2CeO4∶Eu3+、Tb3+发光材料。测试结果表明,当Tb3+的掺杂为1%(摩尔分数)时,合成的样品为单相Sr2CeO4斜方晶系结构,其样品的激发光谱为240～370nm的宽带双峰,发射光谱为400～550nm宽带峰,余辉衰减曲线的结果显示,适量的掺杂Tb3+可以提高产品的发光性能。与Sr2CeO4∶Eu3+相比,掺杂Tb3+有利于形成结晶度好的固溶体,样品的发光强度明显提高。     

Ba2+共掺杂YPO4∶Tb3+荧光材料的水热合成与荧光性能

采用水热法合成Ba~(2+)共掺杂YPO4∶Tb~(3+)荧光材料,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计等研究了合成样品的物相组成和荧光性能,并分析了Ba~(2+)掺杂量和反应体系pH值等对合成样品的物相结构及荧光性能的影响。结果表明,反应体系pH值和Ba~(2+)掺杂量直接影响所制备样品的结构与性能。少量Ba~(2+)(≤10%,原子分数,下同)共掺杂YPO4∶1%Tb~(3+)样品均为纯相四方晶系磷钇矿结构晶体,过量Ba~(2+)掺杂导致Ba_3(PO_4)_2杂质相的出现;pH值为6的水热环境下可获得高结晶度的单一相Ba~(2+)、Tb~(3+)共掺杂YPO4样品。激发和发射光谱测试结果表明,所制备的YPO4∶1%Tb~(3+),x%Ba~(2+)样品可被225nm的紫外光有效地激发而发射出强烈的Tb~(3+)特征的黄绿色光。一定量的Ba~(2+)共掺杂可以有效地提高YPO4∶1%Tb~(3+)样品的荧光性能,但过量(高于10%)的Ba~(2+)掺杂又会导致Tb~(3+)的荧光猝灭现象出现,最佳的Ba~(2+)共掺杂量为10%。所制备的YPO4∶1%Tb~(3+),10%Ba~(2+)样品在225nm紫外光激发下位于545nm处的发射带强度是YPO4∶1%Tb~(3+)样品的1.8倍。     

棒状结构NaGdF4:Yb3+,Er3+上转换发光性能的研究

以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH₄F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。     

Cr3+-Yb3+-Er3+共掺杂NaYF4微管的制备及上转换发光

利用水热法制备了Cr~(3+)-Yb~(3+)-Er~(3+)共掺杂的NaYF_4微管。在980nm的红外激光激发下,微管产生了强的可见上转换荧光。相比于Yb~(3+)-Er~(3+)共掺NaYF4微棒,微管的绿光和红光强度分别提高30倍及20倍。上转换荧光增强的原因被归结为Cr~(3+)掺入引起稀土离子周围晶体场对称性的减弱。对微管的生长过程及上转换发光机制进行了分析。     

CaF2:Yb3+/Er3+/X(X= Li+, Na+, K+)近红外二区发光性能研究

利用热分解法制备了CaF₂:Yb³⁺/Er³⁺纳米颗粒,通过改变Yb³⁺和Er³⁺的掺杂浓度对其近红外二区(NIR-II)发光性能进行调节,研究结果表明,当Yb³⁺掺杂浓度为20%,Er³⁺掺杂浓度为2%时,在980 nm光源激发下,NIR-II发光性能最强,且纳米颗粒分散性良好,尺寸均匀。然后,进一步研究了不同的碱金属离子(Li⁺、Na⁺、K⁺)共掺杂对其NIR-II发光性能的影响,研究结果表明,Li⁺掺杂因不利于纳米颗粒成核导致NIR-II发光性能降低,Na⁺和K⁺掺杂均有利于NIR-II发光性能提升。相比而言,K⁺离子半径更大,更有利于破坏晶体场的局部对称性,因此,在K⁺共掺杂的情况下NIR-II发光性能最强。     

Cr3+、In3+、Sb3+离子掺杂BiVO4电催化氧化水产过氧化氢

过氧化氢(H₂O₂)作为一种环境友好的化学品被广泛应用于多个领域。相对于传统的蒽醌法,基于双电子水氧化过程电催化制备H₂O₂具备反应过程简单、毒副产物少、可原位合成等优点。采用旋涂法制备掺杂不同浓度、不同种类金属离子(Cr³⁺、In³⁺、Sb³⁺)的钒酸铋(BiVO₄)薄膜,并系统探究其电催化氧化水产H₂O₂性能。实验结果表明,掺杂Cr³⁺可以提高BiVO₄的电流密度,其中3%Cr:BiVO₄在3.08 V vs RHE偏压下的电流密度约为29 mA/cm²;掺杂In³⁺和Sb³⁺可以提高BiVO₄对双电子水氧化反应的选择性。     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。     

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。     

CaMoO4:Eu3+纳米荧光粉的尺寸调控及光学性能研究

采用水热法制备了CaMoO₄:Eu³⁺纳米荧光粉.研究了反应温度、反应时间和Eu³⁺掺杂浓度对CaMoO₄:Eu³⁺纳米晶的颗粒尺寸以及光学性能的影响.利用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis和PL对所得样品的相结构、形貌、光学吸收以及发光性能进行了表征.研究结果表明：所合成样品均为四方晶系白钨矿结构的CaMoO₄纳米晶;一方面,随着水热反应温度的降低或者反应时间的缩短,CaMoO₄:Eu³⁺纳米晶都表现出尺寸减小的趋势,荧光强度逐渐减弱,样品的紫外可见光吸收带边发生蓝移;另一方面,随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,CaMoO₄:Eu³⁺纳米晶的颗粒尺寸逐渐减小,样品的紫外可见光吸收带边出现红移.同时,在275 nm的光激发下,CaMoO₄:Eu³⁺荧光粉在614 nm处的⁵D₀→⁷F₂跃迁具有最高的荧光强度,观察到红光发射,且发现其荧光猝灭摩尔浓度为6%.     

溶胶–凝胶法制备Eu3+掺杂BiVO4及其可见光光催化性能

采用柠檬酸络合溶胶–凝胶法制备了Eu3+掺杂BiVO4新型光催化剂,通过XPS、XRD、SEM、BET和UV-Vis等手段对其进行表征和分析。并以甲基橙为模拟污染物,考察了BiVO4的可见光催化活性。结果表明,Eu3+掺杂前后BiVO4均为单斜白钨矿型,无其他杂质相生成,且由于掺杂Eu3+,晶体中V4+和氧空缺增多。掺杂后样品光吸收性能发生红移,但掺杂对其形貌和比表面积改变较小。Eu3+掺杂有效提高了BiVO4的可见光催化活性,当Eu3+掺杂量为0.2mol%时,BiVO4光催化效率最高,50 min内对甲基橙溶液的脱色率达95%,比纯BiVO4提高了62%左右。     

自蔓延低温合成SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+及其粒径控制与发光性能

本文采用自蔓延低温(600℃)方法合成了铝酸盐长余辉材料SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+;通过添加聚乙二醇(PEG)有效控制材料的粒径,并采用XRD,SEM,PL等测试方法对粒径、形貌、发光性能等进行了研究。随着PEG量的增加,材料粒径呈减小趋势;未添加PEG时,材料粒径范围在0.2～1.2μm;当PEG的量为0.4%时,材料初始亮度最高,为19110mcd/m2,余辉衰减最慢,材料粒径分布在0.1～0.8μm;当PEG量为0.6%时,粒径最小,粒径范围在0.1～0.5μm。添加PEG后材料的发光亮度有所提高,而余辉衰减变化不明显。实验结果表明:自蔓延低温合成SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+时,通过添加PEG能有效控制合成材料的粒径,借助于PL测试手段以及余辉衰减实验,激发、发射光谱测定所得的检测波长分别为516nm、363nm,合成了粒径细小且发光性能优良的发光材料。     

Er3+/Yb3+共掺杂Ca0.5Gd(WO4)2荧光粉的发光性能和温度特性

上转换发光材料由于具备独特的热敏特性而被应用于非接触式光学温度传感技术,其中Ca_0.5Gd(WO₄)₂具有良好的热稳定性和光学特性,非常适合作为温度传感器的基质材料。本工作采用高温固相法成功制备了Er³⁺、Yb³⁺共掺杂Ca_0.5Gd(WO₄)₂荧光粉,研究了不同Yb³⁺掺杂浓度对样品物相结构、微观形貌和发光性能的影响。随着Yb³⁺掺杂浓度的增加,Ca_0.5Gd(WO₄)₂∶Er³⁺/Yb³⁺荧光粉的上转换和近红外发光强度先增加后减小,在Yb³⁺掺杂浓度为10%(摩尔分数,下同)时,发光强度均出现最大值。根据泵浦功率与发光强度的依赖关系可以得出,Er³⁺的上转换发光属于双光子吸收过程。此外,测量了样品Ca_0....