YPO4:Dy3+,Eu3+荧光粉的水热合成及白光发射

采用水热法,合成了YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD )、扫 描电子显微镜(SEM)、电子散射能谱(EDS)、光致发光(PL)谱和长余辉光谱,分别对样品的物 相、结构和PL进行了表征。 XRD检测表明,合成的样品属四方晶系;荧光光谱测试表明,在234nm紫外光激发下, YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺的 发射光谱呈现Eu3+ 的⁵D₀→⁷F₁(592nm,橙光)和 ⁵D₀→ ⁷F₂(618nm,红光) 的发光峰;而在354nm的激发波长下,YPO₄:0.06Dy³⁺,0.06Eu³⁺的发射光谱 呈现Dy³⁺的4F9/2→⁶H15/2(486nm、蓝 光)和⁴F9/2→⁶H13/2(575nm、黄光)的发光 峰,以及Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁(592nm、 橙光)和⁵D₀→⁷F₂(619nm、红光 )的发光峰。对荧光 衰减谱的双参数拟合证实了Dy³⁺→Eu³⁺能量 传递的存在。色坐标图显示,在234nm紫外光激发下,YPO₄:0.05Dy ³⁺,0.06Eu3+ 是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉。     

YPO4:Ln3+(Ln=Eu,Tb)球形荧光粉的合成及其发光性能优化

采用水热法结合高温退火处理制备了YPO₄:Ln³⁺(Ln=Eu,T b)荧光粉。通过X射线 粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)对样品的结构、形貌和发光性能进行 表征。结果 表明:在水热条件下合成了含结晶水六角相结构的YPO₄·0.8H₂O :Eu³⁺和YPO₄·0.8H₂O:Tb³⁺前躯体;经过 800 ℃高温烧结2h后,前躯体 失去结晶水后得到球形、尺寸均一、表面光滑、四方锆石结构的YPO₄:Eu³⁺和 YPO₄:Tb³⁺荧光粉,颗粒平均粒径约为200 nm。在396 nm波长激发下,YPO₄:Eu³⁺荧光粉可以获得Eu³⁺离 子的跃迁能级⁵D₀→⁷FJ(J=1－4)特征发射,以磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁(596 nm)的发光强度最强,观察到橙 红色发射,且Eu³⁺的最佳掺杂摩尔分数为11%。同时,YPO₄: Tb³⁺荧光粉在372 nm的光激发下,在548 nm 处的⁵D₄→⁷F₅跃迁具有最高的荧光强度,观察到绿光发 射,且Tb³⁺最佳掺杂摩尔分数为7%。     

红色荧光粉YF3:Eu3+,Gd3+的制备及发光性能

采用水热法合成了YF₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺系列荧光粉。通过X射线衍 射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDS)、光致发光(PL)和长余辉光谱分别对样品的物相、 结构、形貌、 表面元素、PL和荧光寿命进行了表征。XRD检测表明,合成的样品属正交晶系。ED数据验 证了合成样品的表面元素组分。PL光谱测试表明,YF₃:xE u³⁺的激发光谱由200～300nm的宽带和Eu³⁺ 的系列窄带激发峰组成,YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺的 激发光谱由200～300n m的宽带和Eu³⁺,Gd³⁺的系列窄带 激发峰组成。在319nm紫外光激发下,测得YF₃:xEu³⁺ 材料的发射光谱为一个多峰谱,主峰位于593,3nm。 当Eu³⁺掺杂物质的量的浓度大于14%时,出现了浓度猝灭现象。在319nm紫外光激发下,YF₃:0.14Eu³⁺, 0.08Gd³⁺的发射光谱出现Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁ (593nm,橙光)、⁵D₀→⁷F₂(613nm,红光)跃迁发光峰,此时,Gd³⁺ 的掺杂能增强Eu³⁺的发光。通过色坐标分析可知,当激发波长为374nm时,YF₃: 0.14Eu³⁺的色坐标为 (0.337,0.239),是很好的红色发光粉。对YF ₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu3+ ,0.08G d³⁺的荧光衰减曲线的拟合证实,存在Gd³⁺→Eu³⁺的能量传递。     

K2MgSiO4:Eu3+红色荧光粉的制备与发光性能

采用高温固相反应合成了适合近紫外光-蓝光激 发的K₂MgSiO₄:Eu³⁺红色荧光粉,并对其发光特性进行了研究。X射线衍 射(XRD)测试结果表明,合成样品为纯相晶体。样品激发光谱由O2-→Eu³⁺电 荷迁 移带波长为(200～350nm)和Eu³⁺的特征激发峰(波长为350～500nm) 组成,主峰位于396nm波长处,次级峰位于466nm波长处。在396nm和466nm波长分别激发 下,样品发射峰均由Eu³⁺的⁵D₀→⁷FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm波长处发射强度最大。 随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,荧光粉的发光强度增大。在实验测定的浓度范 围内,未出现浓度猝灭现象。样品的色坐标位于红光区,且非常接近NTSC标准。样品发光强 度随温度增加出现温度猝灭现象,发 射峰位置并未出现明显红移。样品中,Eu³⁺在⁵D₀能 级上的荧光寿命约为0.535ms。     

用于白光LED的红色荧光粉SrAl2Si2O8:Eu3+,Li+的制备和发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr1－x Al₂Si₂O₈:Eu³⁺ x,Li⁺0.03系列红色荧光粉,研究了试样的晶体 结构和发光性质。合成的试样均为纯相的SrAl₂Si₂O₈晶体,单斜晶系,空间群为 C2/m(12); Eu³⁺和Li⁺进入基质晶体中,使得SrAl₂Si₂O₈晶胞参数a、b和c 略微减小,只引起了晶体结构轻 微的畸变。试样的激发光谱由位于220~580nm波长的一个宽激发带 和一组锐线峰构成,其中 395nm波长处Eu³⁺的⁷F₀→⁵L₆激发峰的强度最强。发射光谱位于550~750nm波长范围内呈现多 条锐 线发射,其中595nm和615nm波长处发射峰最 强,分别归属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁和⁵D ₀→⁷F₂电偶极跃迁。研究了Eu³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响, 结果表明,随着Eu³⁺浓度的增 加,发光强度先增加后减小,最佳掺杂量为0.03,而对试样的色坐标 几乎没有影响;该系列荧光粉浓度淬灭机理为电偶极–电偶极(d-d)相互作用。     

Ca3Y2(Si3O9)2:Tb3+绿色荧光粉的光谱特性

采用高温固相法制备了Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂: Tb³⁺绿色荧光粉,研究了材料的光学性能。X 射线衍射(XRD)结果显示,掺杂少量的Tb³⁺,并未影响Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂材料 的晶相结构。Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂:Tb³⁺ 荧光粉的激发光谱由较强的4f^75d1宽带吸收(200～300 nm )和较弱的4f-4f电子跃迁吸收 (300～500 nm)构成,主激发峰位于236nm。取波长分别为236、376和482nm的光 作为激发源时,发现样品的主发射峰均位于544 nm,对应Tb³⁺的⁵D 4→⁷F₅跃迁发射。以236nm 紫外光作为激发源,监测544nm主发射峰,随Tb³⁺浓度 的增大,Ca₃Y₂(Si ₃O₉)₂:Tb³⁺的荧光寿命逐渐减小,但在实验范围内并未出现浓度猝灭现象。     

白色荧光粉ZnWO4:Dy3+,Eu3+的制备及发光性能

采用高温固相法合成系列以ZnWO₄基质、Dy ³⁺,Eu³⁺作为激发离子的白色荧光粉, 并通过X射线衍射(XRD)、荧光光谱对荧光粉的物相结构和发光性能进行了研究。在 387nm波长激 发下,Dy³⁺的2F₉→⁶H15/2跃迁的蓝光发射及²F₉→ 6H13/2的黄光发射最强。随着Dy³⁺的浓度 增大荧光粉ZnWO₄:Dy³⁺的色坐标由黄光到白光移动,Dy³⁺的最佳掺杂浓度 是12%,此 时荧光粉的色坐标为(0.321,0.341)。在ZnWO₄:Dy³⁺中加入Eu³⁺可以使 荧光粉的色 坐标更接近于标准白光并向暖白光区移动,当Dy³⁺的浓度为12%时,加入浓度1~8%的 Eu³⁺,其色坐标都在白光区且当其浓度等于2%时色坐标(0.346,0.339)最接近标准白光(0.33,0.33),并可观察到Dy³⁺向Eu³⁺的能量传递。     

YPO4:Ce3+，Tb3+反蛋白石光子晶体的制备及其发光性能的研究

本研究通过自组装法制备得到YPO₄:Ce³⁺ ,Tb³⁺ 反蛋白石光子晶体。对不同光子带隙的YPO₄:Ce³⁺,Tb³⁺的发光光谱进行研 究,可以明显的看出,反蛋白石光子晶体对⁵D₄-⁷F₅跃 迁相对于参考样品有了很明显的抑制。通过不同Tb³⁺离子掺杂浓度对发射光谱和浓度 淬 灭的研究,得出随着Tb³⁺离子浓度的不断增加其Tb³⁺离子的⁵D ₃－⁷FJ和⁵D₄－⁷FJ窄带发射强 度逐渐增大,但其⁵D₄－⁷F₅跃迁(546 nm)的 发光寿命则逐渐减少,光子晶体相对于参考样品 对Tb³⁺的浓度 淬灭抑制明显。这些发现对于进一步研究稀土发光特性以及制备新型发 光器件具有很大的指导 意义。     

CaHPO4:Tb3+纳米晶的相演变与发光性能研究

以无水乙醇作反应溶液,采用室温共沉淀,合成 了CaHPO₄:Tb³⁺绿色荧光粉。用X射线衍射(XRD)、 扫描电镜(SEM)、荧光(PL)光谱、热重(TG)和差示扫描量热(DSC)等分别对所得样品的相结构、形貌、发光 性能以及热稳定性进行研究。研究结果表明,在室温条件下,得到了纯三斜相CaHPO₄:Tb ³⁺;当烧结温度为 400℃时,开始出现相结构转变;温度升高到500℃以上时,晶相完全转变为纯四方晶系Ca₂P₂O₇,但样 品的形貌变化很小,都为分散性比较好、尺寸分布比较均匀的纳米颗粒。同时,利用激发光 谱和发射光谱 研究了Tb³⁺在CaHPO₄和Ca₂P₂O₇基质中的发光性能,在波长为370nm紫外光的激发下,都观察到Tb³⁺的特 征跃迁(⁵D₄→⁷FJ,J=3~6),其中以⁵D₄→⁷F₅ 跃迁发射(544nm)为主,而且CaHPO₄:Tb³⁺的发光强度要明 显强于Ca₂P₂O₇:Tb³⁺。     

Ca1－xZnxMoO4:Eu3+红色荧光粉的制备与表征

为研究新型的红色荧光粉并提高其发光强度,采 用高温固相法制备了 Ca0.88－xZnxMoO₄:0.08Eu3+ (x=0.0%,5%,10%,15%,20%,30%,40%,50%,60%,80%) 系列红色荧光粉,用X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计对产物的晶体结构和发光性能进 行分析和表征。结果表明,当Zn的掺杂量达到20%时,钼酸钙晶体结构开始发生改变, 当Zn的掺杂量为15%时,红色荧光粉的发光强度最大。Ca0.88－xZnxMoO₄:0.08Eu³⁺的激 发光谱在200～350nm波长处出现宽带吸收,归属于Mo-O的电荷迁移 ,位于395nm和465nm波长左 右的吸收峰分别对应于Eu³⁺的⁷F₀→⁵L₆和⁷F₀→⁵D₂特 征吸收峰,能够很好地与近紫外和蓝光LED芯片相匹配。     

共沉淀法制备Y2O2SO4:Eu3+荧光粉及其光致发光研究

采用商业Y(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O、(NH4)2SO4和NaOH为实验原料,通过共沉淀法制备了Y2O2SO4:Eu3+荧光粉。利用热分析(DTA-TG-DTG)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)光谱等手段对合成的粉体进行了表征。结果表明,当(NH4)2SO4引入到反应体系中时,前驱体具有非晶态结构,且在空气气氛中800℃煅烧2h能转化为单相的Y2O2SO4粉体,该Y2O2SO4粉体呈准球形,粒径范围分布在0.5~1.0μm之间,团聚较严重。PL光谱分析表明,在270nm紫外光激发下,Y2O2SO4:Eu3+荧光粉呈红光发射,主发射峰位于620nm,归属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。Eu3+的猝灭浓度是5 mol%,其对应的荧光寿命为1.22 ms。另外,当(NH4)2SO4未引入到反应体系中时,采用类似的方法合成了Y2O3:Eu3+荧光粉,并对Y2O2SO4:Eu3+和Y2O3:Eu3+荧光粉的PL性能进行了比较。     

Photoelectrochemical performance of La3+-doped TiO2

La-doped TiO₂ thin films on titanium substrates were prepared by the sol-gel method with titanium tetrachloride as a precursor and La₂O₃ as a source of lanthanum. The heat-treatment temperature dependence of the photoelectrochemical performance of the La-doped TiO₂ film in 0.2 mol/L Na₂SO₄ was investigated by the Mott-Schottky equation, electrochemical impedance spectroscopy, and the open-circuit potential test. The results from the Mott-Schottky curves show that the obtained films all were n-type semiconductors, and the film at 300 ℃ had the highest conduction band position and the widest space charge layer. The electrochemical impendence spectroscopy (EIS) tests of the 300 ℃ film decreased most during the change from illuminated to dark. The potential of the La-TiO₂ thin film electrode was the lowest after the 300 ℃ heat treatment. The open-circuit potential indicated that the photoelectrical performance of the La-TiO₂ films was enhanced with the addition of the La element and the largest decline (837.8 mV) in the electrode potential was achieved with the 300 ℃ heat treatment.     

CH3NH3PbI3/p-Si异质结的光电特性研究

利用一步溶液法在p型Si衬底上生长有机/无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜,构成CH3NH3PbI3/p-Si异质结。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌和结构进行表征,通过无光照和有光照条件下的电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)测试对异质结的光电特性进行研究。I-V测试结果显示CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有整流特性,正反偏压为±5V时,整流比大于70,并在此异质结上观察到了光电转换现象,开路电压为10mV,短路电流为0.16uA。C-V测试结果显示Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有与MIS(金属-绝缘层-半导体)结构相似的C-V特性曲线,与理想MIS的C-V特性曲线相比,异质结的C-V曲线整体沿电压轴向正电压方向平移。C-V特性曲线的这种平移表明Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结界面存在界面缺陷,CH3NH3PbI3层也可能存在固定电荷。这种界面缺陷是导致CH3NH3PbI3/p-Si异质结开路电压的大幅度降低的重要原因。此外,CH3NH3PbI3薄膜的C-V测试结果显示其具有介电非线性特性,其介电常数约为4.64。     

Excellent performance of gas sensor based on In2O3-Fe2O3 nanotubes

In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes are synthesized by an electrospinning method. The as-synthesized materials are characterized by scanning electron microscope and X-ray powder diffraction. The gas sensing results show that In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes exhibit excellent sensing properties to acetone and formaldehyde at different operating temperatures. The responses of gas sensors based on In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes to 100 ppm acetone and 100 ppm formaldehyde are 25 (240℃) and 15 (260℃), and the response/recovery times are 3/7 s and 4/7 s, respectively. The responses of In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes to 1 ppm acetone (240℃) and formaldehyde (260℃) are 3.5 and 1.8, respectively. Moreover, the gas sensor based on In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes also possesses an excellent selectivity to acetone and formaldehyde.     

Co3O4/Fe2O3异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co₃O₄种子层和Co₃O₄薄膜,再在Co₃O₄薄膜上水热生长Fe₂O₃纳米棒,获得了高质量的Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料。通过改变Fe₂O₃前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe₂O₃组分的含量。结果表明,Fe₂O₃纳米棒覆盖在呈网状结构的Co₃O₄薄膜上,随着Fe₂O₃前驱体溶液浓度即Fe₂O₃组分含量的增加,Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe₂O₃前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10¹⁰Jones)。     

La2O3含量对Tm3+掺杂碲酸盐玻璃热稳定性及光学性能的影响

采用高温熔融法,制备了75TeO2-20ZnO-xLa2O3-0.8Tm2O3(x=0、5、10、15mol%)系列玻璃。探讨了La2O3含量对玻璃热稳定性的影响规律;计算了Tm3+在玻璃中的Judd-Ofelt(J-O)强度参数、自发辐射概率、荧光分支比及荧光辐射寿命;分别在473nm和808nm泵浦源下测量了玻璃的荧光光谱,计算了Tm3+在碲酸盐玻璃中的荧光有效线宽、峰值受激发射截面。研究发现,随着La2O3含量的增加,碲酸盐玻璃ΔT(ΔT=Tx-Tg,即初始析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差)从123℃增加到180℃,玻璃热稳定性提高;La2O3的添加有利于提高Tm3+在1.46μm处的荧光性能;当La2O3含量为15mol%时,其FWHM和FWHM×σe值最大,分别为113.2nm和409.33×10-28cm3。     

Er3+掺杂的镓锗酸盐玻璃系统结构及光学性能的研究

采用熔融淬冷法制备了新型的Ga₂O₃-GeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、紫外/可见 /近红外透过率、拉曼光谱和980nm泵浦下的红外及可见发光光谱。 利用经典的Tauc方程计算了样品的光 学带隙。研究发现Ga₂O₃的引入提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的紫外吸收截止边 ,增强了玻璃的直 接和间接光学带隙。同时,拉曼光谱分析表明随着Ga₂O₃对GeO₂取代量的增加,集中 在中频段447cm－1 的拉曼峰强度降低,峰位向高频方向移动;高频段830cm－1 和933cm－1处两峰向低频方向移动,玻璃系统 的最大声子能量降低。摩尔百分比为5%的Ga₂O₃对GeO₂取代显著提高了Er3+ 的1.53μm的发射强度,并抑制了其上转换发射强度。