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。

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。

Ce^(3+)和Tb^(3+)掺杂的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的发光性质

采用传统熔体冷却技术制备Ce3+和Tb3+掺杂的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃,并测试样品的吸收光谱和荧光光谱。实验结果表明:由于Ce3+在5d-4f轨道之间的电子跃迁,基础玻璃掺Ce3+后吸收截止边明显红移;掺Ce3+的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃的荧光发射光谱为峰值位于410nm附近的宽带,对应于Ce3+的5d-4f跃迁;由于SiO2比B2O3的光碱度大,玻璃的荧光发射波长,体现出随硼硅比的降低而略有红移;还原性气氛有利于提高玻璃中Ce3+的含量,从而增强发光强度;对Ce3+和Tb3+共掺玻璃,Ce3+和Tb3+在波长200～311nm间有激发带重叠,因存在竞争吸收,导致以此区间波长激发时Tb3+的发光有所减弱;Ce3+和Tb3+在311～444nm间也有激发带(或激发带与发射带)部分重叠,因Ce3+和Tb3+之间存在的辐射和无辐射能量传递导致Ce3+强烈敏化Tb3+的发光。

Tb^(3+)掺杂BaO-3SiO_2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了稀土Tb3+掺杂的以BaO-3SiO2为基质的发光材料,通过DTA-TG、IR、XRD、SEM、激发和发射光谱图对材料的结构和发光性能进行了研究。DTA-TG测试表明,615℃时材料发生晶型转变;IR光谱显示,材料除形成Si-O-Si键外,主要形成Ba-O-Si和Ba-O键;XRD进一步测试证明,主要形成BaSiO3晶体结构。SEM显示,晶体呈四面体和多面体颗粒结构。激发和发射光谱图显示,Tb3+在BaO-3SiO2基质中的掺杂量为2.50mol%,退火温度为800℃,即材料主要以BaSiO3晶体存在时发光最好。即在544 nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光248 nm,即在248 nm光激发下,材料发射强度高、单色性好的绿光。

核壳结构纳米颗粒Gd_2O_3:Tb^(3+)/SiO_x的制备及发光性能研究

以二甘醇为溶剂合成Gd2O3:Tb3+纳米颗粒,并在其表面包覆聚硅氧烷层,得到核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx。为了研究Tb3+离子掺杂浓度对纳米颗粒发光性能的影响,采用几种不同Tb3+掺杂浓度进行纳米颗粒的合成,并对其发光性能进行了检测。结果表明:包裹聚硅氧烷层后的Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒分散较好,聚硅氧烷层不会减弱Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒的发光性能。Tb3+掺杂浓度对核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx的发光存在浓度猝灭现象,猝灭摩尔分数为5%。这种具有发光特性的核壳结构纳米颗粒可作为生物传感器的探针用于生物分子的检测。

白光LED用Ca_2SiO_3Cl_2:Tb^(3+)单一基质荧光粉的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在较低温度下合成了不同浓度Tb3+掺杂的Ca2SiO3Cl2∶mTb3+单一基质白光荧光粉,并对其发光性质进行了研究。近紫外光激发下,发射光谱出现了明显的多色谱(415、440、460、486、544、595、619和700 nm)混合后发射白光。随着Tb3+浓度的增加,蓝光强度先增强后减弱,绿光不断增强,红光不断减弱,当m=0.003时荧光粉的色坐标为x=0.3174,y=0.3485,非常接近标准白光(x=0.33,y=0.33),样品呈现色温TC=6161K的正白色发光。Ca2SiO3Cl2∶Tb3+是一种具有良好白光发射的LED用单一基质荧光粉。

ZnO含量对Tb^(3+)掺杂ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃余辉性能及光致变色的影响

选择制备了Tb_(3+)掺杂的不同ZnO含量、组成为xZnO-[(100-x)/2]B_2O_3-[(100-x)/2]SiO_2(x=55,60,65,70)的ZBS玻璃。并通过光致发光光谱、余辉衰减曲线、热释光谱以及紫外-可见吸收光谱系统地研究了该玻璃系统的余辉发光特性和光致变色现象。随着ZnO含量的增加,基质玻璃中Tb^(3+)的~5D_4→~7F_5跃迁对应的余辉发光强度增大、其寿命变长。热释光谱表明ZnO含量的提高没有形成新的陷阱,而是增加了陷阶的浓度导致余辉寿命增长。光致变色实验发现:不同样品在紫外照射后其变色程度随ZnO含量增加而增加。玻璃的变色主要由色心引起,本研究中ZnO含量的增加使玻璃基质中Zn离子相关的氧空位浓度增大,从而在紫外光照射后,具有不同陷阱能级深度的色心浓度也相应增加,最终导致了所观察到的余辉特性和光致变色特性的变化结果。另外,通过对不同温度热处理后样品的透过率变化实验分析认为,陷观能级浅的色心对长余辉有贡献,能级深的将稳定存在于基质中,并对光致变色有较大贡献。

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd^(3+)和Tb^(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能。在275 nm(Gd^(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb^(3+)的特征发射。通过对比不同Tb^(3+)掺杂量下Gd^(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb^(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd^(3+)→Tb^(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb^(3+):4f^8→4f^75d^1)激发下,Gd^(3+)的掺入使得Tb^(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd^(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd^(3+)的掺入对Tb^(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H_(2)SO_(4)/Gd_(2)O_(3)摩尔比的影响

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中存在的Gd_(2)O_(3)第二相影响其闪烁性能。本工作以H_(2)SO_(4)和Gd_(2)O_(3)为原料,采用水浴法合成Gd_(2)O_(2)S:Tb前驱体,研究了H_(2)SO_(4)与Gd_(2)O_(3)的摩尔比(n)对前驱体和Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd_(2)O_(3)·Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(n<2.00)、Gd_(2)O_(3)·2Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(2.25≤n≤2.75)和Gd_(2)(SO_(4))_(3)·8H_(2)O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd_(2)O_(2)S相。Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段。采用真空预烧结合热等静压烧结制备了Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷,相较于n为2.00、2.25、2.50,其他n制备的Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd_(2)O_(3)第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路。

Eu^(3+)掺杂BaO-TiO_2-3SiO_2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了以BaO-TiO2-3SiO2为基质的稀土Eu3+掺杂的发光材料,各材料的量比为n(Ba)∶n(Ti)∶n(Si)∶n(Eu)=1∶1∶3∶x。通过DTA-TG、IR、XRD、激发和发射光谱对材料的结构和发光性能进行了分析。DTA-TG测试表明,样品在50～400℃之间出现明显失重现象,说明在此过程中凝胶中的吸附水、乙醇、醋酸等物质发生了脱附释放。IR光谱显示,制备的样品中主要存在Ti—O—Si和O—Si—O键。XRD测试证明,材料属于非晶态。激发和发射光谱图显示,材料制备的最佳退火温度为800℃,Eu3+的最佳掺杂比例为x(Eu)=5.75×10-3。在612 nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光395 nm和可见光465 nm,即在395 nm和465 nm光激发下,材料发射的红光单色性好且强度基本相同。

Tb^3＋和Na2WO4共掺杂SiO2材料的制备及其发光性质

通过溶胶-凝胶技术制备了稀土离子Tb3+和Na2WO4共掺杂的SiO2材料,利用DTA-TG,IR,XRD等测试手段研究了材料的结构。材料属于非晶态,800℃退火后Tb3+和Na2WO4共掺杂样品的主要结构为SiO2的网状结构。通过三维荧光光谱,荧光激发光谱和发射光谱,分析探讨了Na2WO4对掺稀土离子的SiO2体系发光性质的影响。结果显示,在230nm激发下,样品显示Tb3+的5D4—7Fj(j=4,5,6)和5D3—7Fj(j=4,5,6)发射光谱,在紫外灯的照射下,发射均匀的蓝绿色荧光,说明样品掺杂均匀且分散性较好。Na2WO4的掺入,并不影响Tb3+在SiO2基质中的发射峰的主要位置,但对发光强度有很大的影响,敏化了5D4—7F6蓝色跃迁而猝灭了5D4—7F5绿色跃迁,使材料发射蓝绿色荧光。文章通过所得的能级图,对样品的跃迁机理进行了分析。

Tb^(3+)掺杂ZnO-3SiO_2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法制备了Tb3+掺杂的ZnO-3SiO2发光材料,通过DTA-TG、IR、XRD、SEM、激发和发射光谱图对其结构和发光性能进行了分析。DTA-TG测试表明,20~400℃出现明显失重现象,说明在此过程中凝胶中的吸附水、乙醇等物质发生了脱附释放;XRD测试证明,材料属于非晶态;SEM显示形成了表面光滑的四面体和多面体颗粒;IR光谱显示,样品制备过程中Si—O—Si桥氧键和非桥氧键的转变对材料的发光有较大影响。激发和发射光谱图显示,材料制备的最佳退火温度为600℃,Tb3+在ZnO-3SiO2基质中的掺杂量为2.75%(摩尔分数)时发光最好。在544nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光377nm,即在377nm光激发下,材料发射的绿光单色性好。

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。

AI_2O_3-SiO_2:Tb^(3+)发光材料的溶胶-凝胶合成及发光特性

采用溶胶 -凝胶 (sol-gel)法低温合成了AI2 O3-SiO2 :Tb3+绿色发光材料 ,研究了AI2 O3和SiO2 配比、Tb3+浓度、烧结温度、烧结时间对光强度的影响 。

新型(Yb^3＋,La^3＋)∶Gd2SiO5和(Yb^3＋,Tb^3＋)∶GdTaO4单晶生长及分凝研究

采用提拉法生长了尺寸为30 mm×50 mm的(Yb3+,La3+)∶Gd2SiO5单晶和尺寸为24 mm×57 mm的(Yb3+,Tb3+)∶GdTaO4单晶,用X射线荧光法测量了掺杂样品的组分浓度在晶体中的分布,拟合了掺杂离子的有效分凝系数,结果表明:Yb3+在Gd2SiO5晶体中的分凝系数为1.185(15),接近单位1,而La3+则为0.68(10),偏离单位1较多,对晶体的光学均匀性会有较大的影响;Yb3+和Tb3+在GdTaO4中的分凝系数为0.84(14)和0.84(5),接近单位1,对晶体的光学均匀性影响较小。

Tb^(3+)和Ga^(3+)共掺杂的SiO_2发光材料的制备、表征及发光性质的研究

通过溶胶-凝胶法制备了Tb3+、Ga3+共掺杂的Si O2发光材料,利用红外光谱、X射线衍射仪对其结构进行表征,通过三维、激发光谱和发射光谱对其发光性质进行分析.结果表明:经过700℃退火处理后的材料,其红外光谱只显示O-Si-O键的存在,表明水和有机物已完全除去;用544 nm作为监测波长测得的激发光谱符合三价稀土离子的激发规律;在230 nm光激发下得到4条Tb3+的特征发射谱带,分别是467 nm(5D3-7F6),492 nm(5D4-7F6),544 nm(5D4-7F5),583 nm(5D4-7F4),且来自5D3的跃迁在高温时由于交叉弛豫而猝灭;只掺杂Ga3+的材料在460 nm处发出强烈蓝光,Tb3+、Ga3+共掺杂Si O2材料在460 nm处蓝光急剧减弱,而对发光中心Tb3+544 nm处的5D4-7F5跃迁和492 nm处的5D4-7F6跃迁均有促进作用.此外,还分别研究了不同Ga3+或Tb3+的掺入量、退火温度对材料发光性质的影响.

近紫外光激发的颜色可调Sr_2SiO_4:Gd^(3+),Tb^(3+),Eu^(3+)荧光粉的制备及其发光性能研究

采用液相沉淀法制备了近紫外光激发的颜色可调Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Tb^(3+)、Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Eu^(3+)和Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)荧光粉,利用XRD、SEM、荧光光谱以及色坐标分析研究了所制备荧光粉的结构、形貌和发光性能。XRD分析表明,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Tb^(3+)、Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Eu^(3+)和Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)荧光粉样品属单斜晶系。荧光光谱分析表明,Sr_2SiO_4:Gd^(3+),Tb^(3+),Eu^(3+)的激发光谱包括200~300nm的宽带吸收峰和Tb^(3+)、Eu^(3+)的系列吸收峰。在243nm、354nm紫外光激发下,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Tb^(3+)的发射光谱由Tb^(3+)的~5D_4→~7F6(490nm,蓝绿光)、~5D_4→~7F_5(548nm,绿光)和~5D_4→~7F4(588nm,黄光)跃迁发射峰组成。在243nm、364nm紫外光激发下,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Eu^(3+)的发射光谱由Eu^(3+)的~5D_0→~7F_1(591nm,橙光)、~5D_0→~7F2(614nm,红光)、~5D_0→~7F_3(652nm,红光)跃迁发射峰组成。在243nm、252nm、364nm紫外光激发下,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)的发射光谱由Tb^(3+)的~5D_4→~7F_6(490nm,蓝绿光)、~5D_4→~7F_5 (548nm,绿光)、~5D_4→~7F_4(588nm,黄光)和Eu^(3+)的~5D_0→~7F_1(591nm,橙光)、~5D_0→~7F_2(614nm,红光)、~5D_0→~7F_3(652nm,红光)跃迁发射峰组成。色坐标分析表明,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)是很好的近紫外光激发的三色发光荧光粉。

溶胶-凝胶法引入ZnO-2B_2O_3-7SiO_2玻璃对BaO-Sm_2O_3-4TiO_2陶瓷性能的影响

采用固相反应法合成BaO-Sm2O3-4TiO2(BST)陶瓷粉体。系统研究了溶胶-凝胶法引入ZnO-2B2O3-7SiO2(ZBS)玻璃对BST陶瓷烧结特性、物相组成、微观形貌及介电性能的影响。结果表明,添加ZBS玻璃的陶瓷试样主晶相仍为类钙钛矿钨青铜结构的BaSm2Ti4O12,次晶相为Sm2Ti2O7。通过溶胶-凝胶法添加6%(质量分数)的ZBS玻璃,可使BST陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1050℃,在1050℃烧结3h所得BST陶瓷介电性能优良:εr=60.17,tanδ=0.004,τf=-7.9×10-6/℃。

Eu^(3+) Tb^(3+)共掺LaPO_4-5SiO_2的白光发光材料结构及发光性质研究

采用溶胶-凝胶法在常温下制备了稀土Eu3+和Tb3+共掺的以LaPO4-5SiO2为复合基质的发光材料,并通过DTA-TG、XRD、激发和发射光谱对材料的结构和发光性能进行了测试和分析。XRD图谱显示,材料主要以单斜相LaPO4结构为主。激发谱图显示,样品具有Eu3+和Tb3+的特征激发峰发射谱图显示,材料在红、绿、蓝波段均有发射,通过CIE色坐标计算,材料的色坐标正好落在白光区域。

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。