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。

Fabrication of Gd_(2)O_(3)-doped CeO_(2)thin films through DC reactive sputtering and their application in solid oxide fuel cells

Physical vapor deposition(PVD)can be used to produce high-quality Gd_(2)O_(3)-doped CeO2(GDC)films.Among various PVD methods,reactive sputtering provides unique benefits,such as high deposition rates and easy upscaling for industrial applications.GDC thin films were successfully fabricated through reactive sputtering using a Gd_(0.2)Ce_(0.8)(at%)metallic target,and their application in solid oxide fuel cells,such as buffer layers between yttria-stabilized zirconia(YSZ)/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O_(3−δ)and as sublayers in the steel/coating system,was evaluated.First,the direct current(DC)reactive-sputtering behavior of the GdCe metallic target was determined.Then,the GDC films were deposited on NiO-YSZ/YSZ half-cells to investigate the influence of oxygen flow rate on the quality of annealed GDC films.The results demonstrated that reactive sputtering can be used to prepare thin and dense GDC buffer layers without high-temperature sintering.Furthermore,the cells with a sputtered GDC buffer layer showed better electrochemical performance than those with a screen-printed GDC buffer layer.In addition,the insertion of a GDC sublayer between the SUS441 interconnects and the Mn-Co spinel coatings contributed to the reduction of the oxidation rate for SUS441 at operating temperatures,according to the area-specific resistance tests.

助熔剂法合成Gd_2O_2S∶Tb荧光粉

采用共沉淀法制备前驱体,再加入助熔剂煅烧合成Gd2O2S∶Tb荧光粉,并对制备的荧光粉样品的晶体结构及发光性能进行了系统研究。结果表明:助熔剂的选择对Gd2O2S∶Tb荧光粉合成影响显著;当L i2CO3与L i3PO4添加量的摩尔比为2∶1时发光亮度最大,且颗粒分布较均匀;当助熔剂的质量分数为0.35时发光性能最好。

Na_3GdSi_2O_7:Tb^(3+)荧光粉发光特性及Gd^(3+)→Tb^(3+)之间的能量传递

采用高温固相法合成了Na3Gd1-xTbxSi2O7(x=0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)系列荧光粉。研究了荧光粉的真空紫外-可见发光光谱和荧光寿命,讨论了Tb3+在扭曲八面体结构(标示为Gd(1)3+)和正三棱柱构型(标示为Gd(2)3+)两种格位中的最低5d轨道能级。同时研究了Gd3+→Tb3+之间无辐射能量传递速率K和无辐射能量传递效率η。研究结果表明:Tb3+在Gd(1)3+格位中的最低允许跃迁和禁戒跃迁的5d轨道能级分别位于235 nm和280 nm,在Gd(2)3+格位中的最低允许跃迁和禁戒跃迁的5d轨道能级分别位于224nm和256 nm。随着Tb3+浓度的增加,能量传递效率及速率显著增大,说明在Na3Gd1-xTbxSi2O7中存在有效的Gd3+-Tb3+能量传递。

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。

Tb^(3+)掺杂Gd_2Sn_2O_7纳米荧光材料的制备与光学性能

采用共沉淀-水热法合成Tb3+掺杂Gd2Sn2O7纳米荧光材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和荧光光谱对合成产物的晶体结构、颗粒尺寸、形貌和光学性能进行研究。研究结果表明水热合成产物为单一相立方烧绿石结构Gd2Sn2O7:Tb3+晶体,产物由尺寸约为50~70 nm的一次纳米颗粒团聚而成的不规则球。激发光谱和发射光谱测试结果表明,Gd2Sn2O7:Tb3+样品可以被379 nm的紫外光有效地激发而发射出纯度高的Tb3+离子特征的绿光,在高浓度Tb3+掺杂时可观察到Tb3+发光浓度猝灭现象。在样品的激发光谱中观察到不同激发带的猝灭浓度并不相同,并对其原因进行了分析。

ZnO掺杂对Gd_2O_2S∶Tb晶体结构及发光性能的影响

采用共沉淀法制备前驱体,通过固相反应制备了Gd2O2S∶Tb荧光粉。结果表明,采用氧化锌的掺杂,提高了荧光体的发光性能。选择合适的Zn2+浓度,可以通过控制焙烧条件,控制其粒径分布,使晶型趋于完整;通过对XRD和光谱的分析,可以清楚看出ZnO的添加,并未产生新相,而是使晶胞变小,使Gd3+与Tb3+以及Tb3+之间更容易发生能量传递,增强Tb3+离子的自敏化作用,加强5D4—7Fj发射,猝灭5D3—7Fj的发射,在提高发光亮度的同时,提高了荧光粉的色纯度。

微波场作用下Gd2O2S：Tb绿色荧光粉的快速合成及其发光特性

首次采用微波法，快速合成了Gd2O2S：Tb绿色荧光粉，用X射线粉末衍射（XgD）、扫描电镜（SEM）、荧光分光光度计等对合成产物的结构、形貌、以及发光特性进行了研究。结果表明，材料的晶体结构为六方晶系，与Gd2O2S的相同,颗粒的形貌为类球形，分散性很好，尺寸在1μm左右,Gd2O2S：Tb的激发光谱呈带状，主峰位于298nm,发射光谱由384、418、439、471、498、547、590、624nm的一系列窄带发射峰组成，归属于Tb^3＋从^5D4、^5D3能级到^7FJ（J=0-6）的跃迁。主发射峰位于547nm，对应于^5D4→^7F5的能级跃迁，导致一种绿光发射,研究发现Tb的掺杂浓度对样品主发射峰的强度有着很重要的影响，在5％（摩尔分数）时达到最大，继续增加Tb的浓度，出现浓度猝灭现象，同时对浓度猝灭的机理进行了探讨。

Ca_2Gd_8(SiO_4)_6O_2:Tb^(3+)薄膜的制备及其发光性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Ca2Gd8(SiO4)6O2:Tb3+薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所得发光薄膜进行了表征。XRD的结果表明薄膜在1000℃完全结晶,并且与标准卡片符合得很好。AFM和SEM的结果表明薄膜表面均匀,没有裂痕,粒子排列紧密,平均直径为90nm,薄膜的厚度为1.3μm。当用233nm激发时,Tb3+的发射光谱由蓝光发射和绿光发射两部分组成,前者对应5D3-7FJ(J=6,5,4,其峰值分别位于376,418,440nm);后者对应5D4-7F(JJ=6,5,4,3,其峰值分别位于490,544,587,623nm)。在Ca2Gd8(SiO4)6O2薄膜基质中,Tb3+的最佳掺杂浓度为Gd3+的9mol%。

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。

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。

微波法制备Gd2O2S:Tb^3+荧光粉

首次用微波法成功制备了Gd2O2S:Tb3+荧光粉,分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪对产物的晶相、形貌和粒度进行表征,用光致发射光谱(PL)和X射线激发的发射光谱(XEL)对产物的发光性能进行研究。结果表明,样品为单一六方结构的Gd2O2S,形貌完整,粒度分布均匀,D50=1.08μm,PL谱和XEL谱均呈现Tb3+的特征发射峰,最强峰为544nm的绿色发射峰。

Ce^(3+)、Tb^(3+)在SrZnP_2O_7材料中的发光及能量传递

采用高温固相法制备了Ce3+、Tb3+激活的SrZnP2O7材料,并研究了材料的发光性质。在290 nm紫外光激发下,SrZnP2O7∶Ce3+材料的发射光谱为双峰宽谱,主峰位于329 nm。SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射光谱由420,443,491,545,587,625 nm六个峰组成,分别对应Tb3+的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4和5D4→7F3特征发射;监测545 nm最强发射峰,所得激发光谱覆盖200~400 nm,主峰为380 nm。研究了Ce3+、Tb3+在SrZnP2O7材料中的能量传递过程,发现,Ce3+对Tb3+具有很强的敏化作用,提高了SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,当Ce3+摩尔分数为3%时,SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度提高了近2倍。引入电荷补偿剂可提高SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,其中以掺入Li+和Cl-时效果最明显。

微波法合成红色长余辉发光材料Gd_2O_2S∶Eu,Mg,Ti及其发光特性

用微波辐射法首次合成了Gd2O2S∶Eu,Mg,Ti红色磷光化合物,用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、荧光分光光度计等对合成产物进行了分析和表征。结果表明：材料的晶体结构为六方晶系,与Gd2O2S的相同。颗粒的形貌为类球形,分散性较好,尺寸在1-2μm之间。Gd2O2S∶Eu,Mg,Ti的激发光谱呈带状,激发光谱主峰位于360nm,另外在400,422,472nm等处也有激发峰存在;发射光谱为线状光谱,归属于Eu^3＋的5^DJ（J=0,1,2）到7^FJ（J=0,1,2,3,4）的跃迁。随着Eu浓度的增加,位于蓝绿区的586,557,541,513,498,471,468nm处的发射峰逐渐减弱,而主峰位于627nm处的红光发射明显增强。当Eu浓度为6mol%时,红光发射最强。Mg,Ti共掺杂可显著改善其余辉性质。

掺杂离子对Gd_2O_2S:Eu^(3+)磷光体结构和发光性能的影响

采用高温固相反应法制备出新型红色长余辉发光材料Gd2O2S:Eu3+,Xn+(X为Mg、Si、Ti中的一种或两种),研究掺杂离子对Gd2O2S:Eu3+磷光体的晶体结构、形貌粒度和发光性能的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和分光光度计等对合成产物进行分析与表征。结果表明:掺杂离子没有改变Gd2O2S:Eu3+磷光体的晶体结构,颗粒的形貌为类球形,分散性良好。同时,掺杂离子显著地延长发光材料Gd2O2S:Eu3+的余辉时间,并显示纯正的红色发光。

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。

绿色荧光粉Gd_2Ba_3B_3O_(12):Tb^(3+)的发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列Gd2Ba3B3O12:Tb3+绿色荧光粉,借助X射线粉末衍射仪(XRD)、真空紫外光谱和荧光光谱仪(VUV-UV)对样品的物相、发光性能进行了表征。结果表明,Tb3+作为发光中心全部进入到基质Gd2Ba3B3O12的晶格中并占据Gd3+的位置。样品Gd2Ba3B3O12:Tb3+的VUV-UV激发光谱主要由160～200nm和200～250nm的宽峰以及260～280nm和300～320nm的锐利峰组成。宽峰是由于基质吸收和Tb3+的f—d的跃迁形成的,锐利峰是由于Tb3+和Gd3+的f—f特征跃迁形成。样品Gd2Ba3B3O12:Tb3+的最强发射峰位于543nm,对应于Tb3+的5 D4→7 F5跃迁。在172nm激发下,样品Gd1.85Tb0.15Ba3B3O12的发光强度最强,其色坐标为(0.313 6,0.484 3),衰减时间为2.98ms,可作为绿色荧光粉应用于等离子体显示器(PDP)领域。

Gd_2(MoO_4)_3∶Tb^(3+)荧光粉的固相合成与光谱性质

以MoO3、Gd2O3及Tb4O7为原料,以NH4HF2为助溶剂,在碳粉还原条件下制备了不同Tb3+掺杂浓度的Gd2(MoO4)荧光粉样品。采用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,发现掺杂浓度的改变未对产物的晶体结构产生影响,产物均为单一正交相Gd2(MoO4)3。对样品的激发、发射光谱及荧光衰减特性进行了测量和分析,结果表明:样品在200～300 nm范围内具有较强的源自于Tb3+的f-d跃迁及Mo-O电荷迁移跃迁吸收;在紫外光激发下观察到了Tb3+及MoO42-基团的本征发射。研究了发光强度、荧光寿命以及样品的发光色坐标与Tb3+浓度的关系,结果表明样品的发射光色纯度较差,该体系荧光粉与实际应用要求还有较大差距。

Y_2O_2S纳米晶中Tb^(3+)发光的浓度猝灭

制备了Tb^(3+ )浓度不同而粒径相同的一系列纳米晶Y2 O2 S。由于表面态对发光的猝灭作用 ,Tb3 + 离子5D3发光的寿命与体材料比较明显缩短。研究了5D3和5D4 能级发光的浓度猝灭 ,发光强度与浓度的关系以及发光的衰减曲线都表明 :5D3的浓度猝灭是电偶极 电偶极相互作用引起的 ,而5D4 的浓度猝灭是交换相互作用引起的。

固相合成Gd_2O_2S:Pr陶瓷闪烁体粉末

本文采用固相反应合成Gd2O2S:Pr陶瓷闪烁体粉末,确定了固相反应时Gd2O3 与S的配比分别约为Gd2O3与S总质量的 88%和 12%,并往其中成功地掺入了痕量Pr2O3,测量了GOS:Pr的荧光光谱,分析表明,制备出的GOS:Pr粉末的主发射峰位于 512nm处,与硅光电二极管光谱感光度匹配。此法制备出的GOS:Pr粉末适于制造GOS:Pr闪烁陶瓷。