蓝紫色发光材料CaMgSi2O6：Eu^2＋的凝胶-燃烧法合成及表征

利用凝胶-燃烧法在弱还原气氛中合成了高亮度的蓝紫色CaMgSi2O6∶Eu2+荧光材料,研究了Eu2+不同掺杂浓度及还原温度对材料发光性能的影响,得出Eu2+的浓度为2%,还原温度为1100℃时,材料的发光性能最好。光谱分析表明,此发光体在450nm处有一个宽的发射峰,这个发射峰是由Eu2+的4f65d1→4f7跃迁所导致的,Eu2+在CaMgSi2O6∶Eu2+中形成六配位的发光中心。

花状Sr3Al2O6：Eu^2＋晶体的干燥方式与发光性能

为研究稀土发光纳米晶的微观结构和形貌对发光性能的影响,用凝胶-微波干燥法和凝胶-烘箱干燥法制备了花状形貌的Sr3Al2O6晶体.研究了微波干燥和烘箱干燥两种不同的干燥方式对溶胶-凝胶法制备的Sr3Al2O6∶Eu2+发光粉体粒径、形貌、团聚程度、干燥时间及发光性能等的影响,结果表明采用微波干燥不仅可以大大缩短干燥所需时间,而且有利于减弱Sr3Al2O6∶Eu2+发光粉料的团聚和团聚程度,制得了颗粒分散均匀、团聚程度低、发光强度高的Sr3Al2O6∶Eu2+花状形貌粉体.研究了Sr3Al2O6∶Eu2+发光粉体的新型形貌对发光性能的影响,微波干燥法制备的均匀分散的花状形貌发光粉体发光强度高,余辉时间长达20 min.

纳米BaMgAl10O17：Eu^2＋蓝色荧光粉的表面包覆研究

以廉价的MgCl2和NH4F为原料用乳胶法在纳米BaMgAl10O17：Eu^2＋（BAM）蓝色荧光粉颗粒表面成功地包覆了一层均匀致密的MgF2包覆层。利用XRD、XPS、TEM和EDS对纳米BAM包覆颗粒的化学成分和微观结构进行了表征，并通过真空紫外激发光谱测试了其光谱特性。结果表明，MgF2包覆层紧密地附着在BAM颗粒表面，包覆层对BAM纳米颗粒表面起到了很好的修饰作用，有效降低了BAM荧光粉的无辐射跃迁机率，使BAM的发光性能得到明显改善。

纳米包覆法制备SrAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋发光粉及铁杂质猝灭研究

利用纳米包覆技术制备了掺杂不同含铁量的发光粉SrAl2O4：Eu^2＋，Dy^3＋通过透射电子显微镜（TEM）研究了纳米氧化铝水合粒子的包覆过程。通过X射线衍射（XRD）、光谱测量等分析手段研究了铁杂质对发光粉}生能方面的影响。结果表明，微量铁的引入没有使发光粉的晶相结构发生变化，但却大大降低了其发光强度。随着铁含量从0．001mol增加到0．01mol，余辉平均发光强度下降了50％，这种变化可能是由于Fe^3＋-O^2-知中心将一部分能量传递到红外区域引起的，同时首次发现了铁在铝酸锶晶体中的红外发光现象。

前驱体预烧-共沉淀法制备SrAl2O4：Eu^2＋,Dy^3＋发光粉体及其发光性能

采用助熔剂预烧-共沉淀法制备初始荧光亮度较高的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光粉体,并利用XRD、SEM、PL光谱等表征手段研究了预烧结过程与硼酸掺杂对发光粉体的结构与荧光性能的影响。结果表明:在硼酸摩尔分数为0.3和300℃空气气氛下对前驱体预烧结2 h后,粉体的结晶性能得到改善,其初始荧光强度相对于未预烧的产品,提高了2倍多。初步研究了其发光机理,发现初始强度提高的原因是经过预烧结处理能够在Eu2+周围产生更多的氧缺陷,从而提高了发光中心的发光效率和强度。

Interaction of Rare Earth Ions in Sr2MgSi2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ Material

To discuss the function of Eu and Dy and their interaction in Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ long afterglow material,the Eu and Dy single doped and their co-doped Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ were prepared.The samples were characterized by X-ray diffraction（XRD）,decay curves,photoluminescence（PL）,and thermoluminescence（TL）.The results indicate that Sr2 Mg Si2O7：Eu has afterglow properties,and the doping of Eu ion in Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋ can lower the depth of traps.Eu ion can not only serve as luminescence center,but also produce traps in the matrix,meanwhile,it also exerts certain influences on the traps produced by Dy in Sr2 Mg Si2O7：Eu^2＋,Dy^3＋.The Dy ion can not act as luminescence center but relates to the change of the traps in the Sr2 Mg Si2O7 matrix.

SiN掺杂提高BaMgAl10O17：Eu^2＋荧光粉光学性能的第一性原理研究

使用基于密度泛函理论的CASTEP软件计算了BAM：Eu^2＋（BaMgAl10O17：Eu^2＋）荧光粉在SiN掺杂前后的能带、态密度、吸收光谱和Mulliken布居．Eu^2＋处于BR位置光吸收更强；SiN掺杂使处于BR位置的Eu^2＋的数量上升，而处于mO位置的Eu^2＋的数量下降，抵消了SiN掺杂降低Eu的态密度对光谱的影响,所以适量掺杂的SiN提高了BAM：Eu^2＋荧光粉的吸收发射光谱强度,Si—N键和Eu—N键的Mulliken布居数分别高于Al—O键和Eu-O键，说明Si—N键和Eu—N键的共价性分别强于Al^-键和Eu—O键,发光中心Eu^2＋局域结构共价性的增强降低了BAM：Eu^2＋镜面层的活性，这是SiN掺杂提高BAM：Eu^2＋荧光粉光学稳定性的主要原因。

SrBPO5：Eu^2＋,Mn^2＋的高温合成及其发光特性

运用高温合成的方法合成SrBPO5:Eu2+,Mn2+,用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR),以及荧光光度计(PL)对合成产物的结构和发光性质进行了研究。XRD测试结果表明,在1000℃下烧结6h得到SrBPO5单相。发光光谱测试表明,在350nm紫外线激发下,宽带发射最强峰位于400nm和498nm处,当Mn2+含量进一步增加时,发射光颜色从蓝色向蓝白色移动,测试结果说明SrBPO5:Eu2+,Mn2+有希望应用于白色LED方向。

高压水蒸气对β-Li_(2)TiO_(3:)Eu^(3+)荧光粉的全谱发光性能影响

采用水热法制备荧光粉前驱体后通过高温煅烧的方法,合成了由电偶极跃迁主导的高色纯度的β-Li_(2)TiO_(3):Eu^(3+)红色荧光粉.设计了适用于DHT11的拓扑电路,对荧光粉体湿度和温度进行测试.研究发现,高压腔体中加水量为5 mL,β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)的相对湿度可达81%RH.在波长为396 nm的近紫外光激发下,β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)发射由电偶极跃迁主导的613 nm的红光,荧光寿命为773.36μs,高压水蒸气处理对β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)的电偶极跃迁发射峰和磁偶极跃迁发射峰位置没有变化,但发射峰强度增强并且荧光寿命降至386.81μs.高压水蒸气高压处理后的荧光粉色坐标x=0.47,y=0.51,色温为3300 K,红光色纯度为96.6%,比高压处理前显示出更优异的显色性能.高压水蒸气处理后的β-Li_(2)TiO_(3):0.5 mol%Eu^(3+)电偶极跃迁谱线强度参数Ω_(2)增加至4.21×10^(-19)cm^(2),^(5)D_(0)→^(7)F_(2)跃迁的荧光分支比β2也增加至96.9%,而量子效率η减小至57%,证实了湿度对荧光粉的发光效率具有极大的影响.

高光产额SrI_(2)Eu^(2+)晶体制备及其闪烁性能研究

SrI_(2)Eu^(2+)晶体因其极高的光产额和优良的能量分辨率,在伽马射线高分辨测量中呈现出良好的应用前景。采用改进的坩埚下降法制备出掺杂浓度为5.0%的SrI_(2)Eu^(2+)晶体,加工制成了直径为25 mm,厚度分别为3,6,9,12 mm的单透光防潮封装SrI_(2)Eu^(2+)闪烁体。研究了4种不同尺寸闪烁体对^(241)Am,^(137)Cs,^(60)Co放射源伽马射线的响应,测试了SrI_(2):Eu^(2+)晶体的荧光光谱、能量分辨率、发光产额及衰减时间等闪烁性能。实验结果表明:SrI_(2)Eu^(2+)晶体的发光光谱峰值位于436 nm,SrI_(2)Eu^(2+)晶体闪烁性能随晶体厚度减薄或伽马射线能量的提高而提升。3 mm厚度SrI_(2)Eu^(2+)闪烁体对1.173 MeV^(60)Co伽马射线的能量分辨率达到了2.74%,在^(137)Cs源伽马射线激发下,光产额达到1.23×10^(5)MeV^(-1),是传统NaI:Tl闪烁体光产额的3倍以上,与当前国际上报道的最好的实验结果相当。

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。

Mg^(2+)掺杂对焦磷酸盐Sr_(2)P_(2)O_(7):Eu^(2+)紫色荧光粉的发光性能影响

紫光具有光固化、防伪检测以及光催化净化等特性,在特殊照明领域应用广泛。然而,高性能紫外或者近紫外光用紫色(380~420 nm)荧光粉相对稀缺,极大地制约了紫光照明的进一步发展和应用。焦磷酸盐Sr_(2)P_(2)O_(7)因其合成温度较低、稳定性高等优点,是一种理想的发光材料基质,鉴于此,本文以Sr_(2)P_(2)O_(7):Eu^(2+)紫色荧光粉为研究对象,研究了Mg^(2+)掺杂对样品结构、形貌以及发光性能影响。结果表明,掺杂Mg^(2+)能够显著提升荧光粉的发光性能,同时晶体形貌表面由粗糙转变为光滑,颗粒平均粒径尺寸增大。当Mg^(2+)掺杂浓度为0.45 mol时,Sr1.55Mg0.45P2O7:Eu^(2+)样品在150℃温度下的发光强度维持初始强度的75%,并且拥有88.17%的高量子效率,荧光寿命为0.48μs。这表明(SrMg)2P2O7:Eu^(2+)紫色荧光粉具备在光固化性防伪检测以及光催化净化等领域潜在应用前景。

Eu^(3+)掺杂Y_(2)MgTiO_(6)红色荧光粉的制备及发光性质研究

采用溶胶-凝胶法制备出Y_(2-2 x)MgTiO_(6)∶2 x Eu^(3+)(YMT∶2 x Eu^(3+),0≤x≤0.11)新型红色荧光粉。通过X射线衍射仪(XRD)检测样品的纯度,结果显示YMT∶Eu^(3+)样品属于单斜晶系,空间群为P21/n,无其他杂相。扫描电子显微镜(SEM)照片显示荧光粉为2μm的不规则颗粒。当激发波长为264 nm时,发射光谱出现四个尖锐的发射峰,分别位于591(^(5)D_(0)→^(7)F_(1))、619(^(5)D_(0)→^(7)F_(2))、657(^(5)D_(0)→^(7)F_(3))和693 nm(^(5)D_(0)→^(7)F_(4))。Eu^(3+)离子之间能量传递为电偶极子-电偶极子(d-d)相互作用。YMT∶0.14Eu^(3+)荧光粉的CIE色度坐标为(0.645,0.332),与红光标准色坐标(0.67,0.33)非常接近。变温PL光谱及热激活能计算结果显示荧光粉具有一定的热稳定性,因此YMT∶Eu^(3+)是一种具有潜在应用价值的LED红色荧光粉。

新型红色荧光粉Sr_(3)CaNb_(2)O_(9):Sm^(3+),Eu^(3+)的发光特性和能量传递分析

利用高温固相反应法制备一系列单基质荧光粉Sr_(3)CaNb_(2)O_(9):xSm^(3+),yEu^(3+)(x=0.04~0.09,y=0.03~0.15),并对样品的物相形貌、发光性能、能量传递机制和CIE色坐标进行分析。研究表明,Sr_(3)CaNb_(2)O_(9):xSm^(3+)荧光粉在激发波长为407 nm时的浓度淬灭点为x=0.07。在Sr_(3)CaNb_(2)O_(9):0.07Sm^(3+),yEu^(3+)荧光粉中,随着Eu^(3+)掺杂浓度的增加,Sm^(3+)的发光强度降低而Eu^(3+)发光强度却先增加后降低,Eu^(3+)的浓度淬灭点为y=0.09。Sm^(3+)→Eu^(3+)的能量传递以电偶极-电偶极相互作用为主,能量传递效率达到76.6%。色坐标图表明Eu^(3+)离子的加入可使色坐标从橙红色区域向纯红色区域移动。此外,样品还具有较高的色纯度和较低的色温。结果表明,Sr_(3)CaNb_(2)O_(9)∶Sm^(3+),Eu^(3+)荧光粉有望成为白光LED发出红光物质的候选材料。

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。

电子束蒸镀制备Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)红色发光织物及其性能研究

针对目前长波段红色发光织物制备方法存在的不足,采用电子束蒸镀在石英纤维织物表面沉积三价铕离子掺杂氧化钇(Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+))红色发光薄膜,研究80 mA、110 mA、140 mA和170 mA不同电子束电流对发光薄膜微观结构和发光性能的影响。结果表明:电子束蒸镀能够在石英纤维表面均匀沉积纯度较高的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)发光薄膜,且发光粉材料组分不会改变;随着沉积电流从110 mA增加到170 mA,薄膜厚度由0.69μm增加到1.68μm;当电流为140 mA时,发光薄膜相对更加致密、颗粒尺寸较大,在(222)晶面择优取向并且符合Y_(2)O_(3)立方相结构,结晶性能较好;Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)薄膜在613 nm处存在Eu3+的特征红色发射主峰,当沉积电流为140 mA时制备的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)薄膜发光强度最高。认为:采用电子束蒸镀制备的Y_(2)O_(3)∶Eu^(3+)红色发光织物属于长波段红色发光纺织材料,但其发光强度仍较低、发光余辉时间较短,还需提高发光性能。

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。

CaF_(2):Eu^(2+)纳米粉体的水热合成及发光性能研究

针对高生物毒性氚化水的检测需求,无机纳米闪烁体提供了一种新的解决思路。采用水热法合成了CaF_(2):Eu^(2+)纳米颗粒,结合XRD、SEM、FS等表征手段,对比了水热反应条件对粉体物相组成、微观形貌、光学性能的影响。结果表明,所获样品均为立方结构的纯相CaF_(2),近球形颗粒分散良好,平均粒径约30 nm。CaF_(2):Eu^(2+)纳米粉体在339 nm紫外光激发下显示出425 nm的特征发射峰,在180℃、24 h条件下具有最佳的发射强度。

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^(3+)掺杂β-Ga_(2)O_(3)的水热法制备及其光学性能

采用高温水热法合成稀土Eu3+掺杂β-Ga_(2)O_(3)荧光粉,研究不同热退火温度对其发光性能的影响。利用X射线衍射仪对样品的物质结构信息进行表征,样品衍射峰发生小角度偏移,表明Eu^(3+)进入β-Ga_(2)O_(3)晶格中。通过拉曼光谱仪对样品的物质结构和组态进行检测,样品的拉曼峰与β-Ga_(2)O_(3)结构的拉曼峰位置一致,并在800℃达到最大峰值,说明此温度下样品的结晶度最好。使用扫描电子显微镜对样品的表面形貌进行观测,不同热退火温度下荧光粉颗粒分布均匀,表明热退火处理后样品的结晶质量良好。在395 nm波长激发光谱作用下,可以看到2种不同的发射光谱,591 nm处为Eu^(3+)(^(5)D_(0)→^(7)F_(1))跃迁产生的橙光发射,612 nm处为Eu^(3+)(^(5)D_(0)→^(7)F_(2))跃迁产生的红光发射,并以发射红光为主。随着退火温度的不断升高,样品的发射光谱强度先增大后减小,并在800℃下达到最大值,表明热退火温度为800℃时荧光粉样品的发光效果最好。水热法合成工艺简单且成本低廉,合成的样品纯度高。高温热退火处理可通过应力作用减少材料中的缺陷,提高结晶度,从而提升荧光粉的发光性能。