高效率BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)荧光粉合成与发光性能

白光LED作为第四代照明光源已经广泛应用到人们生活的各个领域,其中荧光粉是获得高性能白光LED的关键材料之一。如何用简单的方法制备高性能的荧光粉是目前研究人员的一个挑战性工作。本文采用高温固相法,加入助熔剂H_(3)BO_(3)、NH_(4)Cl、SrF_(2)、LiF和BaF_(2),成功制备了BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)(BASO∶Eu^(2+))荧光粉。通过晶体结构分析、发射光谱、X射线光电子能谱(XPS)以及荧光寿命分析,表明过量的Sb_(2)O_(3)能够有效地将Eu^(3+)还原成Eu^(2+),提高Eu^(2+)在563 nm处的荧光强度约12.5倍,内量子效率(IQE)可以达到96.14%。另外,还研究了不同助熔剂对荧光粉晶体结构、荧光强度以及内量子效率的影响。本实验采用的方法简单,避免使用具有一定危险的还原性气体烧结,易于工业化应用以及降低生产成本。

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。

基于双发光位点能量传递构建高效窄带钙钛矿构型K_(2)BaPO_(4)F:Eu^(2+)荧光粉

随着近紫外芯片激发三基色荧光粉技术的发展,开发用于液晶显示背光源以满足高品质显示需求的新型窄带蓝色荧光粉已经成为材料研究者日益关注的焦点。本文采用高温固相法合成了具有钙钛矿结构原型的K_(2)BaPO_(4)F∶Eu^(2+)窄带蓝色荧光粉。K_(2)BaPO_(4)F基质由[FK_(4)Ba_(2)]八面体以共享Ba、K原子的方式相连形成三维网状阴离子框架,进而与孔道中的[PO_4]四面体连接形成K_(2)BaPO_(4)F钙钛矿结构框架。Rietveld精修分析表明,Eu^(2+)同时占据Ba^(2+)和K^(+)位点形成[Eu(1)O_8F_(2)]和[Eu(2)O_(6)F_(2)]配位多面体,两种多面体发光中心存在由偶极-偶极效应引起的Eu(1)→Eu(2)能量传递过程,使荧光粉具有发射峰值波长为432nm、半峰宽为43nm的高亮度窄带蓝光发射。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明,K_(2)BaPO_(4)F基质为间接带隙化合物,理论带隙值为5.035eV。K_(2)BaPO_(4)F∶Eu^(2+)荧光粉展现了合适的荧光热稳定性(I_(493K)/I_(293K)=64%)和较高的内、外量子效率(分别为72.8%和46.4%),其性能指标虽然劣于BaMgAl_(10)O_(17)∶Eu^(2+)、K_(1.6)Al_(11)O_(17+δ)∶Eu^(2+)、Na_(3)Sc_(2)(PO_4)_(3)∶Eu^(2+)等典型蓝粉,但优于其他一些已报道的蓝色荧光粉。上述研究工作不仅展现了K_(2)BaPO_(4)F∶Eu^(2+)作为一种新型窄带蓝色荧光粉的应用潜力,而且也为基于矿物结构原型策略探索新型荧光粉提供了可能性。

Mg_(3)Ca_(3)(PO_(4))_(4):Eu^(2+)蓝色荧光粉的合成及发光特性研究

采用常规高温固相反应合成法,在炭热还原气氛下制备Mg_(3)Ca_(3)(PO_(4))_(4):Eu^(2+)荧光粉材料.通过测量激发光谱、发射光谱等光谱学手段,对所制备荧光粉样品的发光性质进行研究,讨论激发光波长、Eu^(2+)离子的掺杂浓度等因素对荧光粉光致发光性能的影响.结果显示,Mg_(3)Ca_(3)(PO_(4))_(4):Eu^(2+)在275 nm~350 nm宽带范围内存在高效吸收,在400 nm~500nm内有很强的蓝色荧光发射.该材料可作为潜在的蓝色荧光材料,在LEDs彩色显示等领域有广泛用途.

Eu^(2+)在KNaCa_2(PO_4)_2中的发光及晶体学格位

采用高温固相法制备了KNaCa2(PO4)2:Eu2+蓝色荧光粉,并研究了材料的发光特性.在400 nm近紫外光激发下,材料呈非对称的单峰发射,主峰位于470 nm.监测470 nm发射峰,对应的激发光谱覆盖200~450 nm,主峰位于400 nm,说明材料能够很好的吸收紫外?近紫外光,发射蓝色光.利用van Uitert公式计算了Eu2+取代KNaCa2(PO4)2中Ca2+时所占晶体学格位,得出461和502 nm发射分别归属于八配位和六配位的Eu2+发射.研究了Eu2+掺杂浓度对KNaCa2(PO4)2:Eu2+材料发射强度的影响,结果显示Eu2+的最佳掺杂浓度为1mol%,利用Dexter理论得出其浓度猝灭机理为电偶极?电偶极相互作用.

绿光发射NaZr_(2)(PO_(4))3:Eu_(2+)荧光粉的制备及光致发光性能研究

以高温固相合成法制备Eu^(2+)掺杂NaZr_(2)(PO_(4))3:x Eu^(2+)(NZPO:x Eu^(2+))荧光粉,通过XRD(X射线衍射)、PL(光致发光光谱)、SEM(扫描电子显微镜)、荧光寿命等表征手段,对合成样品的物相、结构和发光性能进行研究。结果表明,NZPO:x Eu^(2+)的晶体结构属于三方晶系,空间群为R-3 c(167),在400 nm近紫外激发下,得到发射峰为500 nm的绿光发射。Eu^(2+)的最佳掺杂浓度为0.04,NZPO:0.04Eu^(2+)发射谱对应的CIE色坐标为(0.236,0.508),色纯度为33.7%,表明NZPO:x Eu^(2+)荧光粉可作为白光LED的潜在绿光发射材料。

GdPO_(4)·nH_(2)O∶Eu^(3+)发光粉的水热合成及发光性能研究

采用水热法制备系列GdPO_(4)·nH_(2)O∶Eu^(3+)发光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱等分析方法对样品的结构、形貌和发光性能进行表征。研究了初始溶液pH、水热反应温度和反应时间等对发光粉的结构和发光性能的影响。XRD和SEM分析结果表明,合成的样品均为六方结构的GdPO_(4)·nH_(2)O,发光粉均为棒状形貌。pH对GdPO_(4)·H_(2)O∶Eu^(3+)的结构和形貌有一定影响。激发光谱研究结果表明,激发带主要来自于Eu-O的电荷迁移带,发射光谱的主发射峰来自于~5D_0→^(7)F_(1)磁偶极跃迁。不同pH条件下合成的样品,由于Eu^(3+)离子周围局域环境的不同而导致电荷迁移带和发射峰相对强度有所不同。水热反应温度和时间也影响Eu^(3+)离子的周围局域环境。

LaPO_(4):Eu^(3+)/Ba^(2+)荧光材料的制备及其性能探究

LaPO_(4):5%Eu^(3+)/x%Ba^(2+)荧光材料是通过水热法制取获得。所制取的试样均采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱仪对其晶体结构和荧光性能进行分析,并探讨反应体系酸碱度值和Ba^(2+)的掺杂量等。相关结果表明:水热法制取的Ba^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Eu^(3+)试样,均是正磷酸盐单斜晶系独居石结构纯相。LaPO_(4):5%Eu^(3+),1.5%Ba^(2+)试样在波长为255 nm紫外光的激发下,发出具有强烈Eu^(3+)的特征光。Ba^(2+)的掺杂量直接影响到LaPO_(4):5%Eu^(3+)试样的荧光强度,当Ba^(2+)掺杂量超过1.5%时,LaPO_(4):5%Eu^(3+),x%Ba^(2+)试样将会出现浓度猝灭现象。在此过程中,制取工艺条件对试样荧光性能有明显影响,在反应体系酸碱度值为2的强酸性环境可以获得荧光性能优异的试样。且LaPO_(4):5%Eu^(3+),1.5%Ba^(2+)试样位于595 nm的发射峰相对强度较LaPO_(4):5%Eu^(3+)试样提高74.3%。

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。

不同温度下三元体系NH_(4)H_(2)PO4-NH_(4)Cl-H_(2)O的相平衡测定与关联

采用等温溶解平衡法研究了三元体系NH_(4)H_(2)PO4-NH_(4)Cl-H_(2)O在303.15、323.15、333.15和343.15 K下的固液相平衡关系。通过湿渣法与X射线衍射法相结合鉴定了平衡固相组成,绘制了该三元体系在不同温度下的平衡相图。结果表明:该体系在各温度下的相图中都包含1个共饱和点,2条单变量曲线,3个结晶区。采用Pitzer-Harvie-Weare模型对实验数据关联计算,计算值与实验值的平均相对偏差(RAD)和均方根差(RMSD)最大分别为3.18和0.98,实验值与计算值吻合。实验结果可为该体系的共结晶研究提供必要的热力学数据。

CaZn_2(PO_4)_2∶Eu^(3+)的制备及其发光性能

采用高温固相法合成了CaZn2(PO4)2∶Eu3+橙红色荧光粉,研究了其发光特性。该荧光粉在350～410nm处有一个宽带激发,其激发主峰位于394 nm。在紫外激发下,发射峰分别由Eu3+的5 D0→7 F1(585,595nm)、5 D0→7 F2(615、622 nm)、5 D0→7 F3(645 nm)及5 D0→7 F4(687,700 nm)4组线状峰构成,其中以595 nm发射峰最强。探讨了Eu3+的掺杂浓度对样品发光强度的影响以及Eu3+发射的橙/红光比值随浓度的变化关系,确定Eu3+的最佳掺杂摩尔分数为10%。实验结果表明,加入不同电荷补偿剂Li+,Na+,K+均能使发光强度得到提高,其中以Li+最佳。

白光LED用单基质荧光粉BaSrMg(PO_4)_2:Eu^(2+)的制备及发光性能研究

采用高温固相反应法在1 200℃下制备了Eu2+激活的BaSrMg(PO4)2高亮度白光荧光粉,并对其晶体结构和发光性能进行了研究。荧光光谱研究表明该荧光粉的发射光谱由两个谱带组成,其中心分别位于424和585nm处,归结为Eu2+分别占据了基质中Sr2+,Ba2+格位而导致的4f65d1→4f7电子跃迁。两个发射峰的激发光谱均分布在250～400nm的波长范围内,峰值位于360nm左右。表明该荧光粉可被IN-GaN管芯产生的近紫外辐射有效激发,是一种性能良好的白光LED单一基质白光荧光粉。深入考察了基质中不同Ba和Sr的比例、Eu2+掺杂浓度对荧光粉发光强度和色坐标的影响,并可通过改变上述参数实现该荧光粉的色坐标可调性,在最优条件下该荧光粉发光已在白光区域。考察了Eu2+掺杂浓度对荧光粉量子效率的影响,为荧光粉的最佳掺杂浓度提供理论依据。

新型红色荧光粉Na_2Ca_4(PO_4)_2SiO_4∶Eu^(3+),Bi^(3+)的制备及发光特性

用高温固相法合成了用于白光LED的Na2Ca4(1-x-y)(PO4)2SiO4∶xEu3+,yBi3+红色荧光粉。研究了助熔剂H3BO3、二次煅烧时间和稀土掺杂量等制备条件对样品发光性质的影响。结果表明,在1 200℃、助熔剂H3BO3加入量为样品质量的3.8%时可得到更有利于发光的α-NCPS基质,而且掺入Eu3+、Bi3+之后,基质的晶格结构没有发生明显变化;适宜的二次煅烧时间为1.5 h。Bi3+的共掺杂可以通过能量传递大幅提高Eu3+的发光强度,当Eu3+、Bi3+的摩尔分数分别为x=0.04和y=0.01时,粉体具有最强的红光发射。表明这种荧光粉是一种可很好用于近紫外芯片的白光LED的红色荧光粉。

Ln_7O_6(BO_3)(PO_4)_2∶Eu(Ln=La,Gd,Y)的VUV-UV激发和辐射发光

本文报道了Ln7O6(BO3) (PO4 ) 2 ∶Eu(Ln =La ,Gd ,Y)在VUV UV区的激发光谱及Eu3 + 在可见区的发射光谱。其激发光谱包括基质在真空紫外区的激发带和激活剂离子在紫外区的Eu3 + O2 -电荷迁移带 ,随La3 + ,Gd3 + ,Y3+ 离子半径逐渐减小 ,Eu3 + O2 -电荷迁移带的重心位置逐渐向高能量方向移动 ,Gd7O6(BO3) (PO4 ) 2 ∶Eu和Y7O6(BO3) (PO4 ) 2 ∶Eu在真空紫外区的吸收与Eu3+ O2 -电荷迁移带位于紫外区的吸收的比值要高于在La7O6(BO3) (PO4 ) 2 ∶Eu中的这个比值。激发能可被基质吸收 ,传递给激活剂离子 ,得到Eu3 + 的红光发射。在Gd7O6(BO3) (PO4 ) 2 ∶Eu中 ,5D0 →7F1的发射强度较强 ,在Y7O6(BO3) (PO4 ) 2 ∶Eu中 ,5D0→7F2 和5D0 →7F3的跃迁较强。

Eu(Ⅲ)和Am(Ⅲ)在Th_4(PO_4)_4P_2O_7上的吸附行为

通过静态法研究了Am（Ⅲ）和Eu（Ⅲ）在Th4（PO4）4P2O7上的吸附行为，主要包括吸附平衡时间、固液比、pH值、离子强度以及富里酸（FA）等因素对吸附的影响。实验结果表明，Am（Ⅲ）和Eu（Ⅲ）在T114（PO4）4P2O7的吸附具有相似的pH吸附曲线，pH值的变化对吸附的影响较大，吸附率在pH=2～5时出现剧增；在其他条件相同时，KNO3离子强度从0．01mol／L增大到0．1mol／L，吸附率随着离子强度的增大而减小。通过对比实验发现，FA对Am（UI）和Eu（UI）在Th4（PO4）4P2O7上的吸附具有促进作用。Am（Ⅲ）和Eu（Ⅲ）在Th4（PO6）4P2O7表面可能形成了表面络合物。吸附剂的表面特征及其吸附机理研究是进一步深入研究的重点。

白光LED用KNaCa_2(PO_4)_2∶Dy^(3+)材料的制备与发光特性研究

采用高温固相法制备了KNaCa2(PO4)2∶Dy3+发光材料并对其发光特性进行了研究。光谱显示,KNaCa2(PO4)2∶Dy3+激发谱为300～500nm范围内的一系列锐谱,可被InGaN管芯和蓝光有效激发。尤其在385nm紫外光激发下,样品呈现较强白光发射,主发射峰位于485和577nm,对应Dy3+的4F9/2-6 H15/2、4F9/2-6 H13/2跃迁,形成"黄+蓝"单一基质白光。研究了Dy3+掺杂浓度对KNaCa2(PO4)2∶Dy3+发光性能的影响,随Dy3+浓度增加,发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为0.04mol,Y/B值在较小范围内先增大后减小。根据Dexter理论分析其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。测量并标定了Dy3+不同浓度下样品的色坐标均呈现白光发射。研究表明,KNaCa2(PO4)2∶Dy3+材料是一种适合紫外-近紫外-蓝光激发的单一基质白光荧光粉。

白光LED用Sr_3(PO_4)_2∶Eu^(2+)蓝色荧光粉的制备及发光性能研究

采用高温固相法在N2-H2还原气氛下合成了一系列Sr3(PO4)2∶Eu2+蓝色荧光粉,通过X射线衍射仪(XRD)、荧光光谱仪(PL)对荧光粉的晶体结构、激发和发射光谱进行了表征。结果表明:微量的Eu2+掺杂不会改变其晶体结构;Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在310~390nm范围内可以有效的被激发,激发峰位于359nm;发射光谱为主峰位于438nm宽带发射(带宽约为150nm),对应于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁.通过高斯拟合发现,Eu2+至少占据了Sr3(PO4)2两种不同的Sr2+格位,形成两个发光中心(430和459nm).当Eu2+的掺杂浓度为7%时,其具有最大的发光强度,继续增大Eu2+的掺杂浓度,Sr3(PO4)2∶Eu2+的发射光谱会出现浓度猝灭现象,且其发射峰会随着铕离子浓度增加而发生红移。Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在近紫外区有着强而宽的吸收带,与近紫外LED芯片发射相匹配,相对发光强度是蓝色荧光粉BaMgAl10O17∶Eu2+(BAM)的1.3倍,是一种很有前途的白光LED用蓝色荧光粉材料。

电荷补偿剂增强的Ca_(2.96)Eu_(0.04)(PO_4)_2红色荧光粉

采用高温固相法合成了Li+、Na+、K+和Si4+作为电荷补偿剂的Ca2.96Eu0.04(PO4)2白光LED用红色荧光粉。采用X射线衍射仪、荧光光谱仪对材料的物相和发光性能进行了表征。样品的激发光谱由200~310 nm的电荷迁移带和310~500 nm的锐线光谱组成,其中396 nm的激发强度最大。发射光谱主要由5D0→7F1(593 nm)和5D0→7F2(616 nm)跃迁导致的发射峰构成。掺入Li+、Na+、K+和Si4+可以有效提高Ca2.96Eu0.04(PO4)2荧光粉的发光强度,同时对荧光粉的寿命和色坐标影响不大。荧光粉的色坐标均位于红色区域。

KNaCa_2(PO_4)_2基质中Ce^(3+)→Tb^(3+)的能量传递与发光特性

采用高温固相法合成了Ce3+,Tb3+激活的KNaCa2(PO4)2发光材料,并对其发光特性进行了研究。荧光光谱测试表明:Ce3+的加入显著增强了Tb3+的发射强度,观察到Ce3+对Tb3+的发光存在明显的敏化现象,且测得KNaCa2(PO4)2∶xCe3+,yTb3+的最佳掺杂浓度为x=0.01,y=0.16。根据Forster-Dexter理论判定KNaCa2(PO4)2∶Ce3+,Tb3+中Ce3+对Tb3+的能量传递属于电偶极-电四极相互作用引起的共振能量传递。研究表明,KNaCa2(PO4)2∶Ce3+,Tb3+材料是一种优良的紫外-近紫外激发白光LED用高亮度绿色发光材料。

Ba_(10)(PO_4)_4(SiO_4)_2∶Eu^(2+)荧光体的光谱特性

采用高温固相法合成了荧光体Ba10(PO4)4(SiO4)2∶Ce3+和Ba10(PO4)4(SiO4)2∶Eu2+,研究了两种荧光体的光谱特性。结果表明,两者都呈现较强的宽带激发特征。根据同种基质中Eu2+和Ce3+两种离子光谱特征的相关性,通过测得的Ba10(PO4)2(SiO4)2基质中Ce3+的光谱数据估算了Ba10(PO4)2(SiO4)2∶Eu2+中Eu2+的斯托克斯位移(ΔS)和激发能量,估算结果与Ba10(PO4)2(SiO4)2∶Eu2+样品的光谱分析结果十分吻合。Ba10(PO4)2(SiO4)2∶Eu2+可以同时被紫光和蓝光激发,发出偏白的绿光,可用作白光LED的荧光粉。