Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb^(3+)掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce^(3+)和Tb^(3+)的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb^(3+)掺杂量增加,位于380 nm处Ce^(3+)的特征发射峰减小,543 nm处Tb^(3+)的特征发射峰增强,证实Ce^(3+)和Tb^(3+)之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb^(3+)掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。

用于痕量监测Zr^(4+)、Cr_(2)O_(7)^(2-)、Fe^(3+)、HPO_(4)^(2-)和指纹识别的功能化Eu^(3+)/Tb^(3+)配位聚合物荧光探针的构筑

采用芳香族π共轭及含氮原子有机连接剂,合成同构铽、铕发光配位聚合物(CPs){[Eu(PLIA)_(1.5)(H_(2)O)_(2)]·H_(2)O}_(n)(1)和{[Tb(PLIA)_(1.5)(H_(2)O)_(2)]·H_(2)O}_(n)(2),其中H_(2)PLIA=5-((吡啶-4-基甲基)氧基)苯-1,3-二甲酸。对合成的配合物进行了结构测定、表征和荧光痕量识别实验研究。2个同构配合物具有理想的三维框架结构,π…π堆积及氢键等弱相互作用增强了其化学稳定性;表征显示配位聚合物1和2具有良好的荧光性质、结晶性、热力学稳定性及结构完整性,可作为荧光传感的材料。1和2对水溶液中的Zr^(4+)、Cr_(2)O_(7)^(2-)和Fe^(3+)、HPO_(4)^(2-)具有选择性好、灵敏度高的荧光识别能力,其检出限分别为0.139μmol·L^(-1)(1,Zr^(4+))、0.626μmol·L^(-1)(1,Cr_(2)O_(7)^(2-))、0.430μmol·L^(-1)(2,Fe^(3+))、1.36μmol·L^(-1)(2,HPO_(4)^(2-))。探究了1和2作为探针的荧光猝灭机理。更有趣的是,1和2具有指纹识别性能,其荧光指纹纹路清晰连贯,细节明显,可被清晰观察。

杂质Mn^(4+)发光中心相关的Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)多色荧光粉发光性能

高性能稀土掺杂多色荧光材料的研发是发展先进荧光防伪技术的必要基础。本文通过高温固相法制备了一系列Tb^(3+)掺杂Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)荧光粉,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)对荧光粉的物相、颗粒尺寸与微观形貌、元素分布进行了系统表征,证实制得了结晶度良好的无规则微米级纯相荧光粉。在紫外377 nm激发下,Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)样品产生高效的Tb^(3+)蓝绿光特征发射,并具有20%Tb^(3+)最佳掺杂浓度,但同时还可发射峰值位于660 nm红光,其并不对应于Tb^(3+)离子的任何辐射跃迁。经电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和稳态/瞬态光谱分析,以及结合文献调研,证实红光~660 nm源于Mn^(4+)^(2)Eg→^(4)A_(2g)电子跃迁发射,Mn杂质元素来自于原材料。综合Tb^(3+)离子和Mn^(4+)杂质离子荧光性能,Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)样品具有200~420 nm范围内激发波长依赖的发光可调谐特性,可实现青、绿、黄、白、红等可视化多色显示效果,有望应用于多色荧光防伪与调控技术。

GdPO_(4)∶Tb^(3+)荧光粉的制备及发光性能研究

稀土Tb^(3+)掺杂磷酸钆(GdPO_(4))绿色荧光粉是实现白光LED的潜在荧光粉,其常规水热法的制备存在反应时间较长、Tb^(3+)的掺杂量偏低等问题。本文采用水热法结合高温烧结制备了一系列Gd_(1-x)PO_(4)∶xTb^(3+)(x=0、1%、5%、11%、13%、15%、17%、19%)样品,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)-能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FT-IR)和荧光分光光度计对所得样品的相结构、形貌、元素组成、光学吸收和发光性能进行了表征。研究结果表明,所合成样品均为GdPO_(4)的纯相,属于单斜晶系独居石结构,且Tb^(3+)均匀分布在GdPO_(4)基质中引起晶格收缩。在274 nm的光激发下,GdPO_(4)∶Tb^(3+)荧光粉的最强发射峰位于545 nm处,属于Tb^(3+)的^(5)D_(4)→^(7)F_(5)跃迁,且其荧光猝灭摩尔分数高达15%,此样品(GdPO_(4)∶15%Tb^(3+))表现出优异的绿光发射和良好的热稳定性。

Tb^(3+)、Eu^(3+)离子共掺杂的MgAl_(2)O_(4)发光性能研究

采用水热辅助固相法,以Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和Mg(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为原料,尿素为沉淀剂,制备了Tb^(3+)、Eu^(3+)共掺杂镁铝尖晶石荧光粉。用X射线衍射、扫描电子显微镜对所得产物的相结构和形貌予以表征,结合荧光激发、发射光谱和CIE色度图分析了荧光粉的光致发光性能。结果表明:在一定浓度范围内,掺杂Tb3+和Eu^(3+)离子后基质MgAl_(2)O_(4)的晶体结构并未发生改变,而当引入沉淀剂后,获得了具有良好分散性的棒状颗粒,且Tb^(3+)与Eu^(3+)间的浓度变化对样品形貌的影响甚微。在此基础上,以377 nm近紫外光作为激发光源实现了可见光区由粉至红的多色可调谐发射。

Gd^(3+)/Ce^(3+)对Tb^(3+)掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO_(2)-B_(2)O_(3)-BaF_(2)组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd_(2)O_(3)掺量下Tb^(3+)的发光性能,并确定了Gd_(2)O_(3)更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光都具有敏化作用,且Gd_(2)O_(3)掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce_(2)O_(3)掺入玻璃后以Ce^(3+)和Ce^(4+)两种价态共存,在还原气氛下掺入相较于空气气氛下掺入更容易保持Ce^(3+)状态,而且Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光具有敏化作用,Ce^(4+)会抑制Tb^(3+)的发光。

Tb^(3+)/Eu^(3+)镧系金属有机框架材料在荧光检测的研究进展

镧系金属有机骨框架(Lanthanide metal organic frameworks,Ln-MOFs)是以镧系离子为中心,与配体有机物组合的多孔材料,具有良好的光学性质,在许多领域有广泛的应用。不同的镧系离子与相应的有机配体结合,可组成不同性能的Ln-MOFs。在众多镧系元素中,Tb^(3+)和Eu^(3+)是良好的发光中心,常被用于组建发光Ln-MOFs。由Tb^(3+)/Eu^(3+)与有机配体形成的Ln-MOFs具有独特的荧光特性、较大Stokes位移以及长发光寿命等优点,在荧光检测领域具有重要应用。综述了基于Tb^(3+)/Eu^(3+)的Ln-MOFs在离子检测、生物标志物检测以及小分子检测领域的研究进展,并对Ln-MOFs的发展前景进行了展望。

黄磷炉渣制SiO_(2):Tb^(3+)荧光材料及其发光性能研究

以工业废弃物黄磷炉渣为原料,用硝酸浸出得到具有三维网状结构的二氧化硅(SiO_(2))。采用化学沉淀法制备出荧光强度较高以及良好的光学稳定特性的SiO_(2):Tb^(3+)荧光材料。通过X射线衍射、热重-差热分析、红外吸收光谱、扫描电子显微镜和荧光光谱等现代分析手段对荧光材料表面形貌和内部结构特征以及发光性能进行表征测试。结果表明,SiO_(2):Tb^(3+)荧光材料为无定型结构。在激发光谱图中,377 nm(7F 6-5L 10)处有一较强的激发峰,其发射峰位于544 nm处,归属于Tb^(3+)的5D 4-7F 5特征跃迁发射,在紫外光照射下呈现明亮的绿色荧光。经过30天的材料稳定性测试,荧光强度下降速度仅为38 a.u/天,基本保持稳定,证实了该材料具有良好的光学稳定特性。

Na_(3)Sc_(2)(BO_(3))_(3):Tb^(3+)反热猝灭荧光粉制备及其发光性能

采用高温固相法制备了一系列新型Na_(3)Sc_(2(1-x))(BO_(3))_(3)∶xTb^(3+)荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、真空紫外荧光光谱(VUV)、高温荧光光谱和荧光衰减寿命等表征手段对其结构、形貌、成分、发光性能进行了系统研究。结果表明,在242 nm紫外光激发下,Na_(3)Sc_(2(1-x))(BO_(3))_(3)∶xTb^(3+)荧光粉发出主峰位于553 nm的明亮绿光,当掺杂浓度x=0.025时,发光强度达到最大。真空紫外荧光光谱显示这些荧光粉也可以被187 nm的深紫外光有效激发。在环境温度上升过程中,Na_(3)Sc_(1.95)(BO_(3))_(3)∶0.025Tb^(3+)表现出了反热猝灭行为;当温度达到473 K时,样品的发光强度达到最高,为室温(298 K)时的109.3%。该类新型绿色荧光粉的强发射、高热稳定性等特点预示了其在照明和显示领域的应用潜力。

Sr_(6)Lu_(2)Al_(4)O_(15):Tb^(3+)荧光粉的发光特性

采用高温固相法制备了颜色可调的Sr_(6)Lu_(2-2x)Al_(4)O_(15)∶xTb^(3+)荧光粉,并研究了其晶体结构、发光特性和浓度猝灭机理。研究了Tb^(3+)浓度对样品发光性质的影响。在紫外光激发下,当x=0.01时,Tb^(3+)的5D3-7F6跃迁强度最强,峰值位于381nm;当x=0.15时,Tb^(3+)的5D4-7F5跃迁强度最强,峰值位于545nm。随着Tb^(3+)掺杂浓度的升高,样品的发光颜色从蓝光变为黄绿光。分析了Sr_(6)Lu_(2-2x)Al_(4)O_(15)∶xTb^(3+)荧光粉的浓度猝灭机理。测量了荧光粉的荧光寿命、热稳定性、量子效率。结果表明,Sr_(6)Lu_(2-2x)Al_(4)O_(15)∶xTb^(3+)是一种新型的发光颜色可调的荧光粉。

发光颜色可调的白磷钙矿结构Ca_(8)MgBi(PO_(4))7∶Ce^(3+),Tb^(3+)荧光粉的制备、发光性能及能量传递

采用具有白磷钙矿结构的磷酸盐作为目标产物,通过高温固相法制备了发光颜色可调的Ca_(8)MgBi(PO_(4))7∶Ce^(3+),Tb^(3+)荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱等表征手段对其物相组成、微观形貌及发光性能进行了详细研究。结果表明:掺杂少量的Ce^(3+)、Tb^(3+)并没有改变Ca_(8)MgBi(PO_(4))7基质的晶体结构。荧光光谱和荧光寿命曲线确定了Ce^(3+)-Tb^(3+)之间存在能量传递,其能量传递机制为四极-四极相互作用,能量传递效率可达81%。固定Ce^(3+)浓度而逐渐增加Tb^(3+)的掺杂量时,系列Ca_(8)MgBi(PO_(4))7∶0.08Ce^(3+),yTb^(3+)荧光粉的发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。

双钙钛矿Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)闪烁体多模式X射线探测

采用高温固相法制备了双钙钛矿结构的Ba_(2)LuNbO_(6):x Tb^(3+)(x=0.01,0.02,0.05,0.10,0.20)闪烁体材料,并系统地研究了其晶体结构、形貌和X射线激发的光学性能。研究表明,在X射线激发下,Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)的发射光谱主要由Tb^(3+)的特征发射组成,其中最强发射峰位于545 nm处。X射线发射(RL)强度随Tb^(3+)浓度的增加逐渐增大,当x=0.1时发射强度达到最大值。此外,X射线辐照5 min后的热释光(TL)曲线显示该样品存在位于T1(377 K)和T2(460 K)的两个陷阱。其陷阱深度分别为0.754 eV和0.920 eV,这表明该材料具有潜在的X射线信息存储性能。因此,我们可通过加热或者980 nm激光二极管激发,有效诱导读出存储在深陷阱中的载流子,实现高亮度光激励发光(PSL)和热刺激发光(TSL)。基于此,由Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)所制备的柔性闪烁体薄膜,在低X射线剂量辐照下表现出优异的X射线成像分辨率(12.5 lp/mm)以及延时成像特性。以上结果表明,所制备的Ba_(2)LuNbO_(6):0.1Tb^(3+)在X射线探测和X射线信息存储方面具有潜在的应用前景。

CeF_(3):Tb^(3+)纳米颗粒的一步合成与荧光特性

通过一步水热法成功制备CeF_(3):Tb^(3+)纳米颗粒。研究样品的晶体结构、形貌和发光性能。通过透射电子显微镜测得CeF_(3):Tb^(3+)纳米颗粒的平均尺寸约为55 nm。随着Tb^(3+)掺杂浓度的增加,纳米颗粒的发光强度先增大后减小。研究CeF_(3):Tb^(3+)纳米颗粒的发光性能,发现Ce^(3+)→Tb^(3+)存在明显的能量传递过程。制备的CeF_(3):Tb^(3+)纳米颗粒在261 nm紫外光激发下发出很强的绿光,因此它在显示器件、荧光探针和防伪等领域具有潜在的应用价值。

Tb^(3+)掺杂SiO_(2)-B_(2)O_(3)荧光粉的制备及发光性能的研究

以正硅酸乙酯作为硅源、硼酸作为硼源,采用溶胶凝胶法制备了一系列Tb^(3+)掺杂SiO_(2)-B_(2)O_(3)荧光粉。通过XRD可知,样品以非晶的形式存在。从红外光谱图发现,B进入Si-O-Si网络结构并在基质结构中形成了Si-O-B结构。采用激发和发射光谱图对样品发光性能进行表征,探究了基质比例和掺杂浓度对发光性能的影响,得到最优发光条件。

Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):Tb^(3+)发光材料的水热合成与性能

采用水热法制备Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)发光材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱等对所制样品的物相结构和光学性能分析。探讨了反应体系的pH值、反应温度和Sr^(2+)离子的摩尔掺杂量等对样品物相结构及发光性能的影响。结果表明:采用水热法所制备的样品均为纯相的单斜晶系独居石结构Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)晶体,所制备样品在紫外光激发下发射出Tb^(3+)特征绿光。在反应体系pH值为2、水热反应温度为140℃和Sr^(2+)的掺杂量为1.5%(物质的量分数)的条件下制备的共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)样品发光性能最好,处于544 nm处发射峰的相对强度为单掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)样品的2.8倍。

Dy^(3+)/Tb^(3+)单掺硼酸盐玻璃陶瓷的高效可见荧光发射

实验采用高温熔融-退火法分别合成了Tb^(3+)掺杂和Dy^(3+)掺杂的稀土硼酸盐玻璃陶瓷材料。XRD晶相分析表明,所制备的样品为非晶态玻璃陶瓷物质;SEM形貌分析表明,样品表面十分致密,无明显的结晶状物质;光谱特性试验结果表明,在紫外激发下,Tb^(3+)和Dy^(3+)单掺在这种新型硼酸盐玻璃陶瓷中分别发出了强烈的绿色和明亮的黄白光。该类材料在可见显示器件方面具有广阔的应用前景,可用于开发新型彩色光源、荧光显示器件、紫外传感器和可调谐可见光激光器。

Gd_(2)O_(2)S:Tb^(3+)荧光粉的晶体形貌改善研究

研究人员利用高温固相法,通过添加多种助熔剂合成了Gd_(2)O_(2)S:Tb^(3+)荧光粉,并提出了一种新的后处理工艺。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱(PL)对荧光粉产物进行物相、形貌及发光性能的表征。结果表明,经过后处理的Gd_(2)O_(2)S:Tb^(3+)荧光粉晶体形貌饱满,粒度均匀度高,D50=10μm,PL谱呈现Tb3+的特征发射峰,最强峰为547 nm的绿色发射峰,并且具有高亮度。

稀土掺杂GdBO_(3)发光材料的合成、表征与测试

本文研究以化学式简单且易于合成的硼酸钆为基质,选择拥有不同发光特性的Ce^(3+)、Tb^(3+)、Eu^(3+)作为被掺杂离子,试图通过不同的合成方法制备出纳米与非纳米尺度的稀土掺杂GdBO_(3)发光材料,一方面研究纳米与非纳米材料在发光性能上的差异,另一方面优选出最具实际应用价值的合成方案。对于常规(非纳米)样品,我们以稀土氧化物为反应物原料,使用高温固相法进行合成;对于纳米样品,我们则以稀土硝酸盐为反应物原料,使用水热法进行合成。随后,我们利用X-射线粉末衍射技术对所制获的样品的物相纯度进行表征,同时测定其光致发光性能。

稀土发光材料Y_(2)O_(3)∶Tb的制备及表征

以硝酸钇、硝酸铽、氨水为原料,采用水热合成法制备Y_(2)O_(3)∶Tb。实验探究了所需反应物之间的最佳条件,并用红外光谱法和荧光分光光度法对样品进行了表征。结果表明,当反应物硝酸钇与硝酸铽体积比为5∶1,pH值为9.2,煅烧温度为1100℃时,得到样品Y_(2)O_(3)∶Tb良好。Y_(2)O_(3)∶Tb的红外特征峰在1200 cm~(-1)和560 cm~(-1)处,荧光的激发波长为518 nm,具有很强的荧光性能,是比较理想的稀土发光材料。

绿色荧光粉NaCaPO4：Tb^3＋的制备与发光特性

采用高温固相法合成了适用于UVLED芯片激发的NaCaPO4∶Tb3+绿色荧光粉并对其发光性质进行了研究。该荧光粉的发射峰位于418,440,492,545,586,622nm,分别对应Tb3+的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3能级跃迁。其中位于492,545nm的发射峰最强,样品发射很好的绿光。主要激发峰位于380~400nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED芯片的发射相匹配。考察了Tb3+掺杂浓度和Li+,Na+和K+作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响:Tb3+的最佳掺杂浓度为10%,以Li+的补偿效果最好。NaCaPO4∶Tb3+是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。