C12A7:Yb3+/Eu3+多晶粉制备及上转换光学性能的研究

通过高温固相法制备不同Yb~(3+)和Eu~(3+)掺杂浓度的C12A7∶Yb~(3+)/Eu~(3+)多晶粉.利用X射线衍射、上转换荧光光谱和CIE色谱图研究了C12A7∶Yb~(3+)/Eu~(3+)多晶粉的晶体结构和荧光性能,结果表明:在波长980 nm激光激发下,C12A7∶Yb~(3+)/Eu~(3+)多晶粉分别于550 nm和663 nm处发射出上转换绿光和红光,它们分别来源于Eu~(3+)离子的~5D_0→~7F_0和~5D_0→~7F_3跃迁.结合上转换布局机制,分析了不同Yb~(3+)和Eu~(3+)掺杂浓度对C12A7∶Yb~(3+)/Eu~(3+)多晶粉光学性能的影响.分析CIE色度光谱,通过改变Yb~(3+)和Eu~(3+)离子掺杂浓度可以使C12A7∶Yb~(3+)/Eu~(3+)多晶粉的发光在黄绿光区域到绿色区域间调节.     

阴离子置换对稀土离子Er3+的上转换发光性能的影响

稀土离子Er3+掺杂发光材料的上转换发光性能敏感地依赖于基体材料的特性.通过将基体材料中的氟离子置换为氧离子并研究其对掺杂离子Er3+的发光性能的影响.采用水热法合成了Er3+掺杂的YF3纳米晶,通过热处理氧化将其转变为Y2O3.发光特性分析表明氧离子置换引起了基体材料声子能量的增大,导致4F9/2能级的电子布居数相对于4S3/2和2H11/2能级显著提高,从而使得Er3+离子发射的657nm红光相对于540nm绿光明显增强.机理研究表明这也与晶体场环境的变化紧密相关.     

基于能量传递的Ba3Y2(BO3)4:Yb3+/Er3+颜色可调上转换发光研究

采用高温固相法合成了不同Yb³⁺掺杂量的新型Ba₃Y₂(BO₃)₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换荧光粉。借助XRD、SEM、荧光光谱等表征方法研究了Yb³⁺掺杂量对材料晶体结构、上转换发光性能的影响,探讨了材料的上转换发光机制。结果表明,Yb³⁺、Er³⁺的掺杂未引入杂相,由于Yb³⁺、Er³⁺与Y³⁺离子半径相近,随着Yb³⁺掺杂量增加,晶胞参数呈现微弱的减小趋势。Yb³⁺掺杂量0.05时,荧光粉具有最大发光强度。调控Yb³⁺掺杂量,增强了Yb³⁺与Er³⁺间的能量传递,实现了样品发光颜色由绿色→黄色→红色的转变。在980 nm激光激发下,Er³⁺的绿光和红光发射均为双光子过程。     

从废弃稀土荧光粉中再生Y_2O_3:Eu~(3+)红粉

浙江某照明公司回收的废弃稀土荧光粉中Y与Eu的含量分别为36.47%和6.22%。采用盐酸浸出、组合试剂除杂、稀土草酸沉淀及焙烧、水热法合成工艺从该废弃荧光粉中回收再生出Y_2O_3:Eu~(3+)红粉,并对所得Y_2O_3:Eu~(3+)样品的晶体结构、表面形貌及发光性能进行表征。结果表明,1在双氧水加入量为0.2 m L/g、盐酸浓度为4mol/L、浸出温度为60℃,浸出时间为4 h时,废弃荧光粉中Y、Eu的浸出率分别达99.56%、92.39%。2浸出液加氨水将p H终点调至4.5时,Al~(3+)、Fe~(3+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)可除尽。3草酸沉淀试验中,在草酸浓度为100 g/L,沉淀时间为0.5 h,温度为60℃时,稀土纯度可达99.60%。4水热反应温度为180℃时制备的Y_2O_3:Eu~(3+)发光强度最高,其最大发射峰位于614 nm,对应着Eu~(3+)的5D0-7F2电偶极跃迁。SEM测试表明,Y_2O_3:Eu~(3+)荧光粉的形貌逐渐由球状转变为针管状,结晶度良好,长度分布均匀,微管长度平均为30μm,有轻微烧结团聚现象。     

Sr~(2+)共掺杂YPO_4:Eu~(3+)发光材料的水热合成及其性能

采用水热法合成Sr~(2+)共掺杂YPO_4:Eu~(3+)发光材料,采用X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱对合成产物的物相结构和光学性能进行表征,对Sr~(2+)共掺杂浓度及反应体系p H值对合成样品的物相结构及发光性能的影响进行分析。结果表明,少量Sr~(2+)(≤15at%)共掺杂YPO_4:1at%Eu~(3+)均为纯相四方磷钇矿结构晶体,过量Sr~(2+)(≥20at%)共掺杂出现Sr_4P_2O_9杂相;p H值为6的反应体系可获得高结晶度的单一相Sr~(2+)、Eu~(3+)共掺杂YPO_4样品。X射线荧光光谱分析结果表明,采用水热法合成的YPO_4:1at%Eu~(3+),xat%Sr~(2+)样品可被396 nm的紫外光激发而发射出强烈的Eu~(3+)特征橙红色光,一定量的Sr~(2+)共掺杂能提高YPO_4:1 at%Eu~(3+)样品的发光性能,过量(10at%)的Sr~(2+)掺杂导致Eu~(3+)荧光猝灭。YPO_4:1at%Eu~(3+),10at%Sr~(2+)样品在396 nm紫外光激发下位于620 nm处的发射峰相对强度较YPO_4:1at%Eu~(3+)样品提高了72.6%。     

Y_2P_4O_(13):Eu~(3+)荧光材料的制备及其性能

采用湿化学法制备了Eu~(3+)掺杂Y_2P_4O_(13)荧光材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和荧光光谱(FL)等手段表征制备产物的物相结构、荧光性能,并对合成原料中稀土与磷的比例(n(Y+Eu)/n(P))和pH调节剂种类对制备样品的物相结构及性能的影响进行分析。结果表明:合成原料中n(Y+Eu)/n(P)比值和pH调节剂种类直接影响着制备产物的物相结构与性能。在n(Y+Eu)/n(P)=12.1、以NH_4HCO_3为pH调节剂调节pH为6的条件下可获得正交晶系的Eu~(3+)掺杂Y_2P_4O_(13)荧光材料。所制备的Y_2P_4O_(13):2at%Eu~(3+)荧光材料在395nm光的激发下可发射出橙红光。     

Gd_2O_2SO_4:Tb~(3+)纳米荧光粉的共沉淀合成及光致发光

以L-半胱氨酸为硫源,通过共沉淀法成功合成了Gd_2O_2SO_4∶Tb~(3+)纳米荧光粉。采用X射线衍射(XRD)、差热热重分析(DSC-TG)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和光致发光(PL)光谱对产物的结构、形貌和发光性能进行表征。研究pH值、反应物的摩尔比和Tb~(3+)浓度对产物相组成、形貌和发光性能的影响。结果表明,当Gd~(3+)∶SO_4~(2-)=2∶3、pH=7.5时,合成的前驱体在800℃煅烧2h可获得单相Gd_2O_2SO_4纳米粉体。该粉体呈近球形,团聚较严重,平均粒径约为30nm。在230nm紫外光激发下,Gd_2O_2SO_4∶Tb~(3+)纳米荧光粉具有优异的发光性能,主发射峰位于544nm,归属于Tb~(3+)的~5 D_4→~7F_5跃迁。当Tb~(3+)浓度达到12%时,Gd_2O_2SO_4∶Tb~(3+)发光强度达到最大值。Gd_2O_2SO_4∶Tb~(3+)衰减过程符合双e指数衰减行为,对应的荧光寿命为τ1=0.177μs,τ2=0.119μs。     

蓝光激发的Y_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce^(3+),Ge^(4+)绿色长余辉材料发光性能研究

采用高温固相法合成了新型Y_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce^(3+),Ge^(4+)绿色长余辉材料,并对其光致发光性能、余辉性能和光色热稳定性能进行了研究。结果表明:Y_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce^(3+),Ge^(4+)绿色长余辉材料在320—490 nm范围的宽带吸收与蓝光LED芯片相匹配,其发射光谱为位于450—650 nm范围的宽发射带,对应于Ce^(3+)的5d-4f跃迁;Y_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce^(3+),Ge^(4+)的内量子效率可以达到83.28%,τ80值约为12 s,远大于交流LED对于内量子效率>60%和τ80>0.4 ms的要求;在423 K前,Y_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce^(3+),Ge^(4+)具有良好的光色稳定性。以上结果表明,Y_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce^(3+),Ge^(4+)是一种潜在的能被蓝光激发的交流LED用绿色长余辉材料。     

新型宽带近红外BaSnO3:Fe3+荧光粉的特性研究

宽带近红外荧光粉转换的近红外LED光源广泛应用于生物医学、物性分析及夜视等领域中,而Fe³⁺由于具有生物环境友好型特点,被视为一种有巨大潜力用于开发新型宽带近红外荧光粉的激活离子。采用高温固相法合成了一款Fe³⁺掺杂的新型近红外荧光粉BaSnO₃:Fe³⁺,并对Fe³⁺宽带近红外发光机理进行了研究。结果表明：荧光粉BaSnO₃:Fe³⁺在波长380 nm的近紫外光激发下,发射出750—1 150 nm的宽带近红外光,其峰值位于896 nm处、半高宽为105 nm;BaSnO₃:Fe³⁺在380 nm处的电子跃迁对应于⁶A₁(⁶S)→⁴E(⁴D)的跃迁,而在896 nm处的电子跃迁对应于⁴T₁(4G)→⁶A_1<...     

金属离子(Li~+、Al~(3+))掺杂SrWO_4∶Dy~(3+),Eu~(3+)白色荧光粉的制备及发光特性

通过掺杂具有价态补偿且离子半径较小的Li~+与Al~(3+)来改善SrWO_4∶Dy~(3+),Eu~(3+)荧光粉发光性能,制备出一种色温低且发光强度好的白光LED用荧光粉,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计对样品的物相结构、形貌及发光性能进行了表征及分析。结果表明,掺杂金属离子后的样品主晶相仍均为SrWO_4,微观结构主要为梭形结构,在391nm波长激发下,掺杂7.5%Al~(3+)荧光粉样品与未掺杂金属离子SrWO_4∶2.5%Dy~(3+),7.5%Eu~(3+)荧光粉相比发光强度及发光颜色有了很大改善,色坐标为(0.338,0.342),色温为4 337K,在619nm处发光强度与不掺杂金属离子样品相比提高了8倍,其次为SrWO_4∶2.5%Dy~(3+),7.5%Eu~(3+),7.5%Li~+样品,样品色坐标为(0.380,0.401),色温为4 867K,在619nm处发光强度与不掺杂金属离子样品相比提高了5倍,通过添加Li~+、Al~(3+)可以提高发光离子之间的能量传递作用,从而增加荧光粉发光颜色中红色成分,最终实现色坐标的红移,色温的降低。在低色温照明领域的研究中具有一定的研究意义。     

单掺杂硅灰石∶Dy的荧光特性

采用高温固相反应合成出CaSiO3∶Dy多晶粉末。X 射线衍射图显示 ,样品为α CaSiO3和β CaSiO3的混合相。样品在可见光区主要有峰值位于 5 76nm附近的由4 F9/2 →6 H1 3/2 超敏跃迁 (ΔJ=2 )产生的黄光发射和峰值位于 486nm附近的由4 F9/2 →6 H1 5/2 跃迁产生蓝光发射 ,其中黄光发射是最强发射。Dy3+ 离子在其中的发光 ,归结为占据没有反演中心的格位。     

雅碲锌石Ca3Zn3(TeO6)2的合成和发光性能

通过高温固相反应法人工合成了稀土离子Eu3 掺杂的雅碲锌石Ca3Zn3(TeO6)2.运用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT-IR)及其扫描电子显微镜(SEM)对合成样品进行了结构表征.光致发光激发和发光光谱表明,Eu3 掺杂的Ca3Zn3(TeO6)2在611 nm处有强烈的红光发射,这种红发光不但可以被紫外光激发,而且也可以被波长395nm、465 nm和537 nm的可见光有效地激发,表明它可以很好地和目前常用紫外或蓝色发光二极管相匹配,使其成为一种潜在的人工合成红色发光矿物材料.同时,根据发光特征对Ca3Zn3(TeO6)2的结构进行了探讨.     

Mg2+离子掺杂增强TiO2:Yb3+/Tm3+纳米晶上转换发光性能

染料敏化太阳能电池因其大规模生产、低成本、环保和潜在的灵活性而受到广泛的研究兴趣,作为光阳极的TiO²半导体纳米材料在吸收有机染料分子方面起着关键作用．然而,有机染料（如N3和N719）只能吸收可见太阳光,这限制了太阳能电池的光谱响应范围,降低了电池的光电效率．为了解决这一问题,利用稀土离子上转换技术将近红外光转换为可以被有机染料吸收的可见光．采用水热法制备金属Mg₂₊离子掺杂TiO²:Yb₃₊/Tm₃₊纳米晶,对Mg₂₊离子掺杂增强TiO²:Yb₃₊/Tm₃₊纳米晶上转换发光性能及机理进行了研究．研究结果表明：Mg₂₊离子的掺杂不改变TiO²:Yb₃₊/Tm₃₊锐钛矿晶体结构,其形貌仍保持薄片状;Mg₂₊离子通过修饰Tm₃₊离子周围局部环境,增强了上转换蓝光和红光发光强度,从而扩大了太阳光谱响应对近红外波段的吸收和利用．功率曲线和上转换布局机制研究结果表明,上转换蓝光是通过双光子布局,而Mg₂₊离子掺杂则使上转换红光由双光子转变为单光子布局．      

单掺杂硅灰石∶Dy的荧光特性

采用高温固相反应合成出CaSiO3:Dy多晶粉末。X－射线衍射图显示，样品为α-CaSiO3和β－CaSiO3的混合相。样品在可见光区主要有峰值位于576nm附近的由^4F9/2→^6H13/2超敏跃迁（ΔJ＝2）产生的黄光发射和峰值位于486nm附近的由^4F9/2→^6H15/2跃迁产生蓝光发射，其中黄光发射是最强发射。Dy^3 离子在其中的发光，归结为占据没有反演中心的格位。     

Er3+掺杂纳米SiO2材料的制备及其发光性

采用溶胶—凝胶法制备了SiO2为基质的Er3 掺杂的发光材料,样品经450℃煅烧,X-射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明该材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为60～70nm。对样品进行荧光光谱分析表明该材料可以发射出较强的360nm的紫外光和弱的690nm的红光。     

Bi3+对GdBO3∶Ce3+,Tb3+荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法合成了一系列的GdBO3∶Ce3+,xTb3+荧光粉,研究了所合成荧光粉的晶体结构,发光性质和量子效率.结果表明,GdBO3∶Ce3+,xTb3+荧光粉的激发光谱在250～380 nm范围有宽的吸收带,其发射光谱中同时出现了Ce3+的宽带发射和Tb3+的f-f跃迁窄带发射,所合成最强绿光发射的荧光粉为GdBO3∶0.02Ce3+,0.15Tb3+.同时研究了Bi3+的掺杂对GdBO3∶0.02Ce3+,0.15Tb3+荧光粉的晶体结构,颗粒形貌和发光性质的影响.结果表明,Bi3+的掺杂能够有效的提高GdBO3∶0.02Ce3+,0.15Tb3+荧光粉的发光强度,以及Ce3+-Tb3+的能量传递效率.     

钙长石系尾矿微晶玻璃的制备及发光性能

以钼尾矿、铁尾矿和铜尾矿等为主要原料,采用烧结法制备了钙长石系微晶玻璃。采用X射线衍射仪(XRD)、差热扫描量热仪(DTA)表征了结构和性能,研究了Eu~(3+)在微晶玻璃中的发光性能。结果表明,采用一步法制备钙长石微晶玻璃:较佳熔制温度为1450℃,Eu_2O_3在掺杂浓度0.1%时荧光强度最好,当晶化温度到1050℃时荧光强度最强,Eu~(3+)的有效激发波长为415 nm,发射波长为591 nm的橙-红光。     

Ca(Y, Lu)2Al4SiO12∶Mn4+的制备与发光性质研究

采用高温固相法制备了CaY2-xLuxAl4SiO12:0.006Mn4+ (x=0,0.6,1,1.4,2)荧光粉.研究了Y/Lu组份的变化对荧光粉的晶体结构和发光性能的影响.研究发现,随着Lu组份的增多,荧光粉的吸收峰和发射峰位置都出现蓝移.研究了Mn4+掺杂浓度对CaLu2Al4SiO12∶yMn4+发光性能的影响,发现在掺杂浓度为y=0.004时出现了浓度猝灭现象,浓度猝灭是由Mn4+之间的电偶极电偶极相互作用引起的.研究了不同Mn4+掺杂浓度的CaLu2Al4SiO12∶Mn4+荧光粉的荧光寿命,荧光寿命随着Mn4+掺杂浓度的增大而逐渐降低.     

Fe2 O3-SiO2-Al2 O3-CaO体系铁深度还原过程动力学研究

采用等温法和非等温法,考察了Fe_2O_3-SiO_2-Al_2O_3-CaO体系深度还原过程的还原度和还原速率变化规律,并进行了系统的动力学分析。试验结果表明,还原温度对该体系深度还原反应的还原度和还原速率影响较大。等温法确定整个深度还原过程的机理函数符合Avrami-Erofeev方程,成核长大是反应的限制性环节,表观活化能和指前因子分别为288.21 kJ/mol和1.15×10~9 min~(-1)。非等温法试验确定反应可分为前期、中期和后期三个阶段,中期主体反应阶段的机理函数符合Avrami-Erofeev方程,表观活化能和指前因子分别为272.60 kJ/mol和1.24×10~9 min~(-1)。上述研究内容为进一步分析鲕状赤铁矿深度还原过程的动力学奠定基础。     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.8μm波段光谱特性研究

为分析Er³⁺/Tm³⁺共掺碲酸盐玻璃的发光性能,得到1.8μm处的高强度发光。采用熔融退火法,制备了Tm₂O₃掺杂浓度(摩尔百分数)为0.25%、0.5%、1%、1.5%和2%的75TeO₂-20ZnO-5La₂O₃-0.5Er₂O₃碲酸盐玻璃。对碲酸盐玻璃进行吸收光谱的测定,同时研究其在1.8μm波段的光谱特性。吸收光谱测试结果表明：碲酸盐玻璃在800 nm附近的吸收峰为Er³⁺的⁴I_15/2→⁴I_9/2跃迁和Tm³⁺的³H₆→³H₄跃迁的叠加,说明两种稀土离子都得到了很好的溶解混合;发射光谱在1200—2200 nm范围内,在1.53和1.8μm处出现了发射峰,且1.5...