溶胶-凝胶法制备Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)白光发射荧光粉及其性能

通过溶胶-凝胶法制备了具有白光发射的Gd_(4)Ga_(2)O_(9):x%Dy^(3+)荧光粉,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等对产物的物相结构、形貌、组分和光学性能进行研究,并分析了Dy^(3+)掺杂量对样品的影响。XRD结果表明,所制备的样品为Dy^(3+)掺杂的Gd_(4)Ga_(2)O_(9)单斜晶体和少量Ga_(2)O_(3)杂质相的混合物。紫外-可见漫反射光谱结果表明制备的Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)晶体是一种光学带隙为5.29 eV的直接带隙半导体。荧光检测结果表明Dy^(3+)掺杂Gd_(4)Ga_(2)O_(9)荧光粉可被属于Gd^(3+)激发带的275 nm紫外光有效激发,并在490 nm和575 nm附近分别发射出属于Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁的蓝色和黄色的强烈光,证实在Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)样品中存在显著的由Gd^(3+)到Dy^(3+)的能量传递发光现象。同时,对其发光机制进行了讨论。样品的发光强度随着Dy^(3+)掺杂量的变化而变化,同时影响着样品的发光颜色,Dy^(3+)掺杂量为1.5%和2%时制备的荧光粉可在紫外光激发下分别发射出CIE色坐标为(0.3362,0.3512)和(0.3381,0.3523)、相关色温为5340 K和5263 K的白色光。研究结果表明Gd_(4)Ga_(2)O_(9):Dy^(3+)是一种潜在的紫外光激发白光发射荧光材料。

Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺杂CaLaGa_(3)O_(7)颜色可调荧光粉的制备与发光性能

本文采用高温固相法成功制备了一系列Eu^(3+)单掺和Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺CaLaGa_(3)O_(7)单基质荧光粉。通过X射线衍射和发射光谱对荧光粉的物相及发光性能进行了表征。结果表明,所制备的样品均为四方结构,与基质晶体一致,表明成功合成了Eu^(3+)单掺和Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺杂的CaLaGa_(3)O_(7)荧光粉。在波长393 nm近紫外光激发下,Eu^(3+)∶CaLaGa_(3)O_(7)表现出Eu^(3+)的特征红光发射(5 D0→7 F2),并且发光纯度高达100%。共掺Dy^(3+)之后,Dy^(3+)/Eu^(3+)双掺CaLaGa_(3)O_(7)荧光粉不仅可以被波长393 nm的光激发还可以被波长348 nm的光激发。不管是哪个波长的光激发,Dy^(3+)/Eu^(3+)∶CaLaGa_(3)O_(7)发射光谱同时包含了Eu^(3+)的特征红光发射和Dy^(3+)的特征黄光发射(4 F_(9/2)→6 H_(13/2))。通过对发射谱和荧光寿命分析得出,双掺荧光粉中Dy^(3+)和Eu^(3+)之间存在有效的能量传递过程。进一步计算了各个样品对应的色坐标,结果表明当激发波长由348 nm改变为393 nm时,色坐标整体上从黄绿色区域移动到黄橙光区域。因此,Dy^(3+)/Eu^(3+)∶CaLaGa_(3)O_(7)是一种光色可调发光材料,在显示和固态照明方面具有良好的应用前景。

Gd_(2)MgTiO_(6):Dy^(3+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备出一系列Dy^(3+)掺杂双钙钛矿Gd_(2)MgTiO_(6)白色荧光粉样品,通过X射线衍射仪和荧光光谱仪对荧光粉样品的晶体结构及荧光性能进行分析和表征。结果表明:在355 nm近紫外光激发下,样品发出极强的蓝光(484 nm)和黄光(575 nm)。通过调节Dy^(3+)的浓度可以使样品发光颜色向白光区移动,因此Gd_(2)MgTiO_(6):Dy^(3+)是一种可调荧光粉。当Dy^(3+)掺杂浓度为3%时可以发出色坐标为(0.3598,0.3946)的白光。Gd_(2)MgTiO_(6)合成方法简便、组份易调控,是一种具有潜在应用价值荧光材料。

SrLaLiTeO_(6):Dy^(3+),Eu^(3+)荧光粉的制备及发光性能研究

白光发光二极管(LED)的商业合成方案缺少红光成分,导致合成的白光色温较高、显色性差,因此开发性能优异的单相暖白光荧光粉成为白光LED领域研究的重要课题。以Dy^(3+)和Eu^(3+)为掺杂剂,SrLaLiTeO_(6)(SLLT)为基质,采用固相反应法制备了SrLaLiTeO6:Dy^(3+),Eu^(3+)无机荧光粉,并通过X射线衍射仪、荧光分光光度计和色度坐标分析荧光粉的晶体结构及光学性能。结果表明:Dy^(3+)和Eu^(3+)成功进入SLLT晶体,无杂质产生;SLLT:0.07Dy^(3+),yEu^(3+)荧光粉在351 nm激发下能够同时发射蓝、黄、红光,证明了Dy^(3+)和Eu^(3+)之间存在能量传递,弥补了单掺Dy^(3+)荧光粉缺乏红色发射的缺陷;Eu^(3+)离子最佳掺杂浓度为0.05,此时的色度坐标为(0.391 9,0.380 9),色温为3 733 K,接近暖白光区域。因此,SrLaLiTeO_(6):Dy^(3+),Eu^(3+)荧光粉是一种性能优异的暖白光LED荧光粉。

碱金属离子共掺Sr_(3)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶Dy^(3+)发光性能研究

本文采用高温固相法制备了一系列新型Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xDy^(3+)(x=0~0.40)(摩尔分数)及Sr_(2.68)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶0.16Dy^(3+),0.16M^(+)(M=Li、Na、K)荧光粉。EDS能谱分析证实该荧光粉中存在Sr、Ga、Ge、O、Dy元素。系列Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xDy^(3+)在350 nm光激发下产生了以568 nm为主波长,对应于^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁的强黄光发射。荧光粉的发射光谱显示,其发射强度随Dy^(3+)浓度的增加而变化,且当x=0.16时达到最强。共掺杂碱金属M(M=Li、Na、K)作为电荷补偿离子,其中Li^(+)对增加Dy^(3+)的发射强度效果最明显,使得荧光粉的发射强度提高到没有电荷补偿离子时的2倍。此外,随着Dy3+掺杂浓度的提高,荧光粉的荧光寿命不断减少。最后探讨了荧光粉Sr_(2.68)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶0.16Dy^(3+),0.16Li^(+)的CIE色度坐标和热稳定性,其CIE色度坐标为(0.3719,0.4046),位于黄色区域,在453 K的发光强度约为其室温发光强度的95.5%。因此,Dy^(3+),Li^(+)共掺杂Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)荧光粉是潜在的显示器件和白光LED器件候选材料。

具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料的光学-催化行为研究

为促进环境友好型光催化技术的应用推广,通过热解聚合方式将g-C3N4负载于多孔Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)蓝色长余辉荧光粉上,制备具有持续反应活性的g-C_(3)N_(4)/Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)复合材料。首次采用累积污染物降解效率等一系列指标评价材料在光照及暗态下综合去除污染物效果。通过微观表征手段和NO去除试验研究了单组分复配质量比对复合材料的光学及催化性能的影响。结果表明,g-C_(3)N_(4)的复合对Sr_(2)MgSi_(2)O_(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的荧光强度和余辉性能产生了不利影响;但光照下,提高的光生载流子分离效率和光吸收能力使复合材料的光催化活性增强;暗态下,内在光源Sr_(2)MgSi_(2)O^(7):Eu^(2+),Dy^(3+)的存在赋予了复合材料持续去除NO的能力,该能力的持续时间与余辉亮度、光催化活性有关。本研究有助于推动持续活性光催化体系的发展。

Dy^(3+):Y_(3)Al_(5)O_(12)晶体的光谱与黄色激光性能

近年来,黄色激光晶体在激光显示、激光医疗、激光雷达(光探测和测距)、玻色-爱因斯坦凝聚、原子冷却和俘获等领域具有广泛的应用,吸引了研究人员极大的兴趣。随着蓝光LD泵浦源的商用化,直接泵浦Dy^(3+)掺杂激光晶体可输出黄色激光,对应^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)跃迁。本工作采用提拉法生长了Dy^(3+)掺杂浓度分别为0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%(原子分数)的Dy^(3+):Y_(3)Al_(5)O_(12)(Dy:YAG)晶体,并分析了晶体开裂的原因。基于Judd-Ofelt理论计算了J-O强度参数,并利用其评估了不同掺杂浓度的Dy:YAG晶体的其它激光参数。综合讨论了Dy^(3+)掺杂浓度对荧光分支比、受激发射截面、量子效率等光谱性能的影响。在五个晶体样品中,1.0%Dy:YAG晶体在447 nm激发下实现了582 nm最大的受激发射截面值和最强的荧光强度值,荧光寿命较长,达到0.823 ms。与之相比,2.0%Dy:YAG晶体发射参数值略低,但是其吸收系数更大。研究结果表明,激光二极管泵浦的Dy:YAG黄色激光晶体中Dy^(3+)离子的浓度为1.0%和2.0%较为合适,并基于2.0%Dy:YAG晶体实现了连续黄色激光输出,最大功率为166.8μW,激光峰值波长为582.5 nm。

Dy^(3+)掺杂SrGdGa_(3)O_(7)晶体的晶体生长,结构、光学和可见光荧光特性

采用Chzochralski方法成功生长了Dy^(3+)掺杂的SrGdGa_(3)O_(7)晶体,并对其结构和光学特性进行了详细研究。基于XRD数据,采用Rietveld法优化了晶体的晶格参数。分析了Dy:SrGdGa_(3)O_(7)晶体的偏振吸收谱、偏振发射谱和荧光衰减曲线。在452 nm处,π偏振和σ偏振对应的吸收截面分别为0.594×10^(-21)和0.555×10^(-21)cm^(2)。计算得到的有效J-O强度参数Ω_(2)、Ω_(4)和Ω_(6)分别为5.495×10^(-20)、1.476×10^(-20)和1.110×10^(-20)cm^(2)。J-O理论分析和荧光光谱表明:在452 nm激发下,Dy:SrGdGa_(3)O_(7)晶体4F9/2→6H_(13/2)跃迁在可见光波段具有最高的荧光分支比和荧光强度,在574 nm处的π和σ偏振发射截面分别为1.84×10^(-21)和2.49×10^(-21)cm^(2)。Dy^(3+):4F9/2能级的辐射寿命和荧光寿命分别为0.768和0.531 ms,量子效率为69.1%。研究结果表明:Dy^(3+):SrGdGa_(3)O_(7)晶体是一种潜在的可用于蓝光LD泵浦实现黄激光的材料。

Dy^(3+)/Tm^(3+)掺杂Na_(2)Gd(PO_(4))(WO_(4))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Dy^(3+)/Tm^(3+)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%Tm^(3+),xDy^(3+)(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Dy^(3+)和Tm^(3+)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%Tm^(3+),xDy^(3+)荧光粉有望成为极具潜力的色彩可调的单组分荧光粉。

白光发射新型磷灰石结构荧光粉LiGd(SiO_(4))6O_(2):Bi^(3+),Dy^(3+)的合成及性能研究

采用高温固相法在1350℃下煅烧6 h合成了LGSO:0.04Bi^(3+),xDy^(3+)(x=0.1,0.15,0.2,0.3)荧光粉。荧光粉样品为磷灰石结构,属于六方晶系,具有P63/m空间群结构。LGSO:0.04Bi^(3+),0.15Dy^(3+)具有多个激发带,和两个发射带,峰值分别位于487 nm和576 nm左右,归因于Bi^(3+):^(1)S_(0)→^(3)P_(1)跃迁和Dy^(3+):^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)橙黄色发光。CIE坐标在(0.3345,0.3658)达到一个白光区域。综上所述,LGSO:Bi^(3+)与Dy^(3+)荧光粉在紫外激发白光LED中具有潜在的应用价值。

Dy^(3+)及Ca^(2+)-Ge^(4+)联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代的钇铁石榴石铁氧体,考察Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Dy^(3+)取代24c位的Y^(3+),对样品显微结构、饱和磁化强度、电阻率和介电损耗无明显影响。随着Dy^(3+)取代量的增加,自旋波线宽从8.9 Oe提高到28.5 Oe。为了降低材料的损耗,采用适量的Ca^(2+)-Ge^(4+)取代24c位的Y^(3+)和24d位的Fe^(3+),铁磁共振线宽从162 Oe减小到102 Oe,自旋波线宽从15.3 Oe增大到22.5 Oe。此外,Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对石榴石铁氧体的介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。

Dy^(3+)掺杂Gd_(2)MgTiO_(6)白色荧光粉的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂不同Dy^(3+)浓度的系列Gd_(2)MgTiO_(6)(GMT)白色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱仪对GMT∶xDy^(3+)(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11)样品进行表征。研究结果表明:所制备的系列荧光粉的结构均为单斜晶系,Dy^(3+)成功掺入GMT基质的同时不影响原晶体结构;样品晶粒尺寸在微米量级。在351 nm的近紫外光激发下,样品在483和578 nm处分别显示了极强的蓝光和黄光,其中蓝光归因于Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2)的能级跃迁,黄光归因于Dy^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)能级跃迁;随着Dy^(3+)浓度的不断增加,出现明显的浓度猝灭现象,其机理归因于电偶极子-电偶极子相互作用。当x=0.05时,此时CIE坐标为(0.32471,0.35974),与标准白光的CIE坐标(0.33,0.33)较为接近,表明GMT∶Dy^(3+)是一种具有潜在应用价值的单一基质白色荧光粉。

Dy^(3+)掺杂Y_(2)MgTiO_(6)荧光粉的制备及发光性质研究

通过溶胶-凝胶法制备出一系列Dy^(3+)掺杂的Y_(2)MgTiO_(6)(YMT∶Dy^(3+))荧光粉,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪对荧光粉的晶体结构、微观形貌及发光性质进行研究和分析。研究结果显示,YMT∶Dy^(3+)荧光粉为双钙钛矿结构,Dy^(3+)掺杂不改变样品的晶体结构。在近紫外光(352 nm)的激发下,样品的发射光谱显示出典型的Dy^(3+)特征发射峰,分别是485 nm处的蓝光、578 nm处的黄光,以及650~700 nm的红光。当Dy^(3+)摩尔浓度x=0.03时,荧光粉出现浓度猝灭效应,其浓度猝灭机制为电偶极子-电偶极子相互作用(d-d)。YMT∶Dy^(3+)荧光粉的CIE色坐标明显受到Dy^(3+)的浓度影响,其中YMT∶0.02Dy^(3+)荧光粉的CIE色坐标为(0.406,0.407),位于暖白光区,可作为一种暖白光荧光粉应用于近紫外激发白光发光二极管(w-LEDs)。

溶胶-凝胶法合成SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)发光材料及其影响因素

SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)是商用的绿光长余辉发光材料,在许多领域具有实际的应用。本文采用溶胶-凝胶法制备SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料,通过控制变量法指导学生分析铝/锶投料比、铝/尿素投料比和煅烧气氛等几个关键因素对SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)的发光性质和氧化还原性质的影响。SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的溶胶-凝胶法的最佳合成条件是化工生产的重要参数,本教学工作有助于培养学生的科学研究的思路和实验操作能力,研究工作也为优化SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的品质和发光性能提供重要的参考意义。

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。

白色荧光粉NaGd(MoO_4)_2:Dy^(3+),Eu^(3+)的水热合成及发光性能

采用谷氨酸辅助水热法合成了八面体形NaGd(MoO4)2:Dy3+,Eu3+白色荧光粉.X射线衍射结果表明,合成的样品为四方晶系的NaGd(MoO4)2纯相.扫描电子显微镜照片显示所制备的粒子为八面体形,各边长约为2μm.荧光光谱结果表明,在NaGd(MoO4)2:4%Dy3+,yEu3+(y=0,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%,1.0%)样品中,随着Eu3+掺入量的增加,Dy3+的发射峰逐渐减弱,而Eu3+的发射峰逐渐增强,说明Dy3+-Eu3+之间存在能量传递.通过色坐标图可知,当Eu3+掺杂量y=0.9%时,荧光粉的色坐标(0.338,0.281)与标准的白光色坐标(0.33,0.33)接近,表明NaGd(MoO4)2:4%Dy3+,0.9%Eu3+是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉.

白光LED用Ca_8Mg(SiO_4)_4Cl_2:Eu^(2+),Dy^(3+)发光粉的发光性能

采用高温固相法合成了白光LED用Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu和Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Dy绿色发光粉。研究发现:共掺Dy可以明显地提高Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu发光粉的发光性能,表明Dy3+和Eu2+之间存在着能量传递过程。当Dy3+的最佳掺杂摩尔分数为0.02时,发光粉505nm处绿光发射的强度约提高12%。通过对Dy3+和Eu2+光谱特性的分析,Dy3+和Eu2+之间的能量传递机制可归因于无辐射交叉弛豫。

微波辐射法快速合成Dy^(3+)激活的SrMoO_4黄色荧光粉

采用微波辐射法快速合成了Dy3+掺杂SrMoO4黄色荧光粉。运用X射线衍射仪及荧光分光光度计对该荧光粉的物相结构及发光性能等进行了分析和表征。结果表明,所得的样品为四方晶系、白钨矿结构的钼酸盐,空间群为I41/a。样品的激发光谱是由位于200~340 nm的一个宽带和340~500 nm的一系列尖峰构成。宽带吸收与Mo-O及Dy-O的电荷转移过程有关,最强峰位于284 nm左右。340 nm以后的吸收峰是由于Dy3+离子的f-f跃迁引起的。发射光谱由两个窄带组成:主峰位于576 nm处的窄带属于Dy3+离子的4F9/2→6H13/2电偶极跃迁发射;另一个窄带位于480 nm左右,属于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2跃迁发射,前者的强度远大于后者,因而,样品发黄光。同时,考察了Dy3+浓度、反应时间等对样品发光性能的影响。

SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)光致发光釉的研究

利用SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉光致发光粉体 ,在陶瓷坯体上制备了釉面平整光滑的长余辉光致发光釉 ;通过比较 SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)粉体和光致发光釉的激发光谱和发光光谱以及结构分析表明 ,该发光釉保持了 Sr Al2 O4:Eu2 +,Dy3 +发光材料的发光特性 ,其发射峰是中心位于 5 2 0 nm的宽带光谱 ;研究了釉料不同组成对发光釉性能的影响及 Sr Al2 O4:Eu2 +,Dy3 +粉体的不同含量对光致发光釉发光亮度和余辉时间的影响 ,获得了釉面发光亮度高。

红色长余辉材料Mg_2SiO_4∶Dy^(3+),Mn^(2+)的制备及发光特性

用高温固相法制备了长余辉发光材料Mg2SiO4∶Dy3+,Mn2+,对这种材料的红色长余辉性质进行了研究。对以不同掺杂浓度单掺杂Mn2+、单掺杂Dy3+以及双掺杂Dy3+,Mn2+的Mg2SiO4体系,通过在紫外激发下的发射光谱及其激发光谱的研究,确认了在双掺杂体系中,峰值为660 nm的发光带对应着Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁,Mn2+为主要发光中心。Mn2+的660 nm发射的激发谱分布很宽,样品在近紫外和可见光区都有良好的吸收,长波边可达600 nm,是这种材料的一个显著优点。还研究了双掺杂体系中Dy3+对Mn2+的660 nm发光带的敏化作用。另外,通过对单掺杂、双掺杂体系热释光曲线的比较,揭示了双掺杂体系中Dy3+的陷阱作用。