电荷补偿剂对CaAl_2Si_2O_8∶Eu^(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相法制备CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色荧光粉,研究电荷补偿剂R+对其结构和发光性能的影响。结果表明:CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色发光粉的晶体结构与CaAl2Si2O8相同,均属三斜晶系,空间群为P-1,电荷补偿的掺杂R+对基质晶体结构的影响不大,激发光谱由位于220~580 nm的一个宽激发带和一组锐线峰构成,462 nm处Eu3+的7F0-5D2激发峰的强度最强;发射光谱位于550~750 nm内呈多条锐线发射,其中594、615 nm处发射峰最强,归属于Eu3+的5D0-7F1磁偶极跃迁和5D0-7F2电偶极跃迁;CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)的发射强度均随电荷补偿剂掺杂量的增加,呈先增大后减小的趋势变化,Li+、Na+和K+的最佳掺杂摩尔比为0.04、0.03、0.03,发射强度的提高率分别为138.53%、85.44%和48.35%,Li+作为电荷补偿剂最适宜。

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+),Ce^(3+)的发光性质与能量传递（英文）

采用高温固相法制备了BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+),Ce^(3+)系列的荧光材料,讨论了Tb^(3+),Ce^(3+)单掺及Tb^(3+),Ce^(3+)共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递过程。通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试。结果表明,Tb^(3+),Ce^(3+)的掺杂没有改变BaAl_2Si_2O_8晶体的结构。BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+)发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621nm对应于Tb^(3+)的5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)特征发射。Ce^(3+)的掺入没有改变BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+)发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性。发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce^(3+)的敏化作用,还与Ce^(3+)和Tb^(3+)之间存在能量传递有密切关系。通过猝灭法计算了,Ce^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递的临界距离为15.345nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的。通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%。

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu^(2+),Ce^(3+),Dy^(3+)

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba3.982-x(Si3O8)2∶0.008Eu2+,xCe3+,0.01Dy3+系列样品。光谱分析表明,Ce3+进入到晶格中将取代不同Ba2+格位从而形成不同的发光中心。通过Ce3+→Eu2+的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce3+的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce3+的掺入可以同时增加浅陷阱T1和深陷阱T3的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。

预压成型对荧光体CaAl_2Si_2O_8∶Eu^(3+),Li^+发光性能的影响

采用高温固相法制备了红色荧光粉CaAl_2Si_2O_8∶Eu_^(0.03)^(3+),Li_(0.03)^+,研究了预压压力对其的晶体结构和发光性质的影响。XRD图谱显示,合成的试样均为纯相的CaAl_2Si_2O_8晶体,三斜晶系,空间群为P-1。随着预压压力的增大时,各试样衍射图谱的各衍射峰的强度均有一定程度的增强,其中衍射最强峰(004)强度呈线性递增,斜率为15.9286,试样的晶胞参数a,b,c逐渐减小。在614 nm波长的监控下,收集到位于220~580 nm范围的激发光谱,该激发光谱由220~340 nm宽激发带和一组锐线峰构成,激发光谱中的最强峰为394 nm(7F0→5L6),其次为462 nm(7F0→5D2);预压压力改变对7F0→5L6影响较大。用394 nm激发Eu3+(5L6)得到发射光谱,光谱中的锐线峰580nm,594 nm,614 nm,655 nm,和705 nm归属于Eu^(3+)的~5D_0→~7F_J(J=0,1,2,3,4)的跃迁;预压压力在0~4 MPa范围内,预压压力对CaAl_2Si_2O_8基质中的Eu^(3+)的电偶极跃迁5D0→~7F_2影响较大。预压压力4 MPa试样激发和发射光谱强度相比于预压压力0 MPa试样分别增强52.52%,65.80%。荧光粉Ca0.97Al2Si2O8∶Eu_^(0.03)^(3+),Li_(0.03)^+的色坐标a和色温均随着预压压力的增加而逐渐增加,分别增加0.0089,778 K,各试样的色坐标在(0.624,0.374)左右,色温约为4000 K。

Ce3+,Tb3+,Yb3+三掺杂CaAl2Si2O8下转换荧光粉的制备及其发光性能

硅基太阳能电池作为目前技术最成熟、使用最广泛的光伏器件,其光电转换效率较低主要是由于太阳光谱与硅的最大吸收光谱不匹配造成的。为了解决这个问题并提升Yb3+的近红外光发射强度,采用高温固相法制备了CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+系列荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)分析仪和荧光光谱仪分析了该荧光粉样品的晶体结构、最佳掺杂浓度及发光性能。XRD分析结果表明掺杂离子Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+均占据Ca^2+格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质CaAl2Si2O8(CASO)的晶体结构。荧光光谱分析表明由于在三掺杂荧光粉CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+中存在着Ce^3+→Tb^3+→Yb^3+的合作能量传递过程,因此在近紫外光的激发下,相对于其它荧光粉,该三掺杂荧光粉中Yb3+的近红外光发射强度得到明显增强,并且最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Ca0.655Al2Si2O8:0.07Ce^3+,0.10Tb^3+,0.06Yb^3+。该三掺杂荧光粉可以将硅基太阳能电池吸收较弱的紫外光转换为吸收较强的近红外光,从而实现光谱修饰,最终达到提高其光电转换效率的目的。

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe^(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce^(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce^(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce^(3+)优先取代Sr^(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce^(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce^(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce^(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。

Li_2Mg_2Si_4O_(10)F_2、H_2Mn_8O_(16)·1.4H_2O和Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_4)_3在高浓度LiCl水溶液中的离子交换行为

研究了用功能材料Li_2Mg_2Si_4O_(10)F_2(LHT)、H_2Mn_8O_(16)·1.4H_2O(CRYMO)和Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_4)_3(LTAP)分别去除高浓度氯化锂水溶液中的杂质Fe^(3+)、K^+和Na^+.实验结果表明,这几种功能材料分别对溶液中的杂质Fe^(3+)、K^+和Na^+有很高的选择性,除杂效果明显.分析和研究了这几种功能材料在高浓度氯化锂水溶液中分别与Fe^(3+)、K^+和Na^+的交换行为.结果表明,在高浓度氯化锂溶液中这几种功能材料与杂质交换的动力学行为可近似用JMAK方程描述.

长余辉材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu^(2+),Nd^(3+)的发光与长余辉特性

使用高温固相法合成了长余辉发光材料Ba3.88-x(Si3O8)2∶0.12Eu2+,xNd3+。实验分别获得了样品的晶体结构、激发与发射谱、余辉衰减、热释光等信息。样品呈现Eu2+的宽带发射,发射峰位在495nm,Nd3+的共掺没有引入新的发光中心;Nd3+共掺对材料的荧光强度和余辉强度都有明显的提高,并延长了余辉时间,Nd3+共掺的最优比例为x=0.04,此条件下材料的肉眼可视的余辉时间从Eu2+单掺的约20min延长至1h;通过对样品的不同等待时间的热释光分析,发现热释光峰位随时间向高温方向移动,过程中半高宽基本不变,对称因子μg维持在0.52左右,对应的陷阱深度为0.89eV,陷阱释放载流子的过程可视为二阶动力学过程。

CaAl_2Si_2O_8∶Eu,Ce,Tb单基三元掺杂荧光材料的制备及其光谱学特征研究

采用高温固相法制备了CaAl_2Si_2O_8∶Eu,Ce,Tb单基三元掺杂的荧光材料。使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和荧光分光光度计(PL)等测试手段对该荧光材料进行表征。采用XRD表征了样品的物相组成,测试结果表明稀土离子Eu^(2+)置换Ca^(2+)并没有引起CaAl_2Si_2O_8基质晶格结构的变化。拉曼光谱分析证实了样品中硅氧四面体和铝氧四面体的存在,表明了Eu^(2+)替代Ca^(2+)的数量与晶体形态畸变程度有关,Eu^(2+)进入基质晶格的数量影响着硅(铝)氧四面体的数量。PL测试结果表明样品在325nm光激发下,其发射峰主要表现为426nm(蓝光区)的强宽带发射峰和541nm(绿光区)的弱发射峰,其中426nm处的宽带发射峰可通过高斯拟合成三个位于393,419和474nm的拟合峰;对比分析荧光性能以及同等合成条件下样品荧光强度的不同,确定了该荧光材料在三掺Eu∶Ce∶Tb的摩尔比为1∶1∶1.5时所发射荧光最强。CIE色度图坐标显示三种掺杂比例下制备的荧光材料均发射蓝色荧光,光显色性好,色温低,是一种适合作为紫外-近紫外激发的LED用蓝色荧光材料。

Er^3+,Cr^3+共掺杂BaAl2Si2O8荧光粉的发光性质及能量传递

利用高温固相法合成BaAl2Si2O8:Cr^3+,Er^3+系列荧光粉,研究了Cr^3+和Er^3+掺杂对BaAl2Si2O8材料发光特性的影响.BaAl2Si2O8:Er^3+荧光样品在393 nm激发波长下只呈现出峰值为550 nm的绿色荧光,来源于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的叠加.BaAl2Si2O8:Cr^3+荧光样品在550 nm激发波长下呈现峰值为694 nm的红色荧光,来源于2E→4A2的跃迁.在共掺杂样品BaAl2Si2O8:Cr^3+,Er^3+中,用Cr^3+激发峰的凹槽处380 nm作为激发光,得到的发射峰不仅有Er^3+的发射峰位,还有Cr^3+的发射峰位,说明两个离子之间可能存在辐射能量传递;对共掺杂BaAl2Si2O8:1%Cr^3+,x%Er^3+样品的荧光光谱进行测试,随着x的增加,Cr^3+的激发和发射光谱强度均有所增加,并且当x=0.5时,光谱强度是原来的4倍.另外,当固定Cr^3+的浓度时,随着Er^3+的浓度增加,Cr^3+的荧光寿命逐渐增加;当固定Er^3+的浓度时,随着Cr^3+的浓度增加,Er^3+的荧光寿命逐渐减小.这些现象表明了Er^3+和Cr^3+之间存在共振能量传递,通过理论计算得到Er^3+和Cr^3+之间的能量临界距离为4.5 nm,属于电偶极-电偶极相互作用.

原位Al_2O_3颗粒增强Al-8Si复合材料制备的研究

通过半固态机械搅拌+陶瓷刀剪切法,利用SiO_2粉末与Al-7Si铝合金反应制备Al_2O_3颗粒增强Al-8Si基复合材料。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对该复合材料的微观组织进行分析。结果表明:Al2O3在Al-8Si合金的晶界处的分布均匀分散。复合材料中的α-Al由树枝晶向等轴晶转变。同时,Al_2O_3颗粒周围的共晶硅转变为细小的块状。

单一基质Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),Eu^(3+)荧光粉发光性质和能量传递的研究

通过传统的高温固相法成功的制得了一系列紫外激发的硅酸盐荧光粉Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),Eu^(3+)。X射线衍射(XRD)研究表明所制得的荧光粉为纯相。在Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),yEu^(3+)荧光粉体系中,随着Eu^(3+)的掺杂浓度增大,发射光谱中Tb^(3+)的特征峰发光强度降低而Eu^(3+)的不断升高,并且荧光寿命不断减小,说明了Tb^(3+)和Eu^(3+)之间能量传递方式是交换相互作用,能量传递效率(ET)达到了15.8%。此外,通过CIE色坐标观察到,随着Eu^(3+)浓度的增加,样品从绿色变成黄色,最终变成红色。由于它多彩的颜色变化,所以它是一种用于制作多彩LED的良好材料。

单一基质白光荧光粉Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)的晶胞参数变化和光谱特性

利用高温固相反应制备了Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.325,0.35,0.375,0.40,0.425)一系列试样,系统研究了Mn^(2+)取代基质中Ca^(2+)进入晶格中对其晶胞参数和光谱特性影响。Mn^(2+)以类质同相替代Ca^(2+)进入晶体晶格中,形成了连续固溶体,试样均为三斜晶系,P空间群。随着Mn^(2+)掺杂量增加,晶胞参数(a,b,c,γ)和晶胞体积V均呈线性递减,且a轴减幅最大,b轴最小,晶面夹角(α,β)呈线性递增。在357 nm激发下,获得的Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)发射光谱均有Eu^(2+)的4f→5d跃迁产生的433 nm和Mn^(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁产生的567 nm两个宽带谱组成。在荧光粉Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)中,Eu^(2+)与Mn^(2+)间存在能量传递,Eu^(2+)→Mn^(2+)间能量传递的临界距离R_(Eu-Mn)=0.947 1 nm,Eu^(2+)→Mn^(2+)能量传递过程为电四极-电四极的多极矩相互作用。通过改变Mn^(2+)掺杂量,在紫外芯片的有效激发下,荧光粉的发射光颜色可从蓝光区(0.158 2,0.086 0)逐渐移至近白光区(0.295 3,0.298 9),可获得一种紫外激发适用于白光LED的单一组分白色荧光粉。

CaAl2Si2O8∶Eu荧光粉发光性能及自还原现象的研究

采用高温固相法制备了Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+(x=0.005,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.20)和加入过量SiO_2的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2(x=0,0.05,0.100,0.200,0.300)。利用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了分析。XRD结果表明,所生成的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2样品除了因反应未完全的氧化铝杂质相外基本是纯相。Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+样品的激发和发射光谱表明,随着掺杂浓度的增加会出现红移现象。当Eu2+的掺杂浓度为超过4mol%时,出现浓度猝灭。当在空气气氛下烧结时,样品出现现了自还原现象。当过量SiO_2的加入,Eu2+的发光强度会逐渐减弱,而Eu3+的发光强度会逐渐增强,SiO_2的过量添加可以抑制自还原现象的产生。

合成时间对Na_8Al_6Si_6O_(24)Cl_2:5%Eu^(3+),5%Tb^(3+)发光强度的影响

采用高温固相法合成Na_8Al_6Si_6O_(24)Cl_2:5%Eu^(3+),5%Tb^(3+)发光材料,研究不同合成时间对该材料发光强度的影响。XRD结果显示,稀土离子掺杂时,3-6h范围内合成时间的变化对方钠石晶体结构没有影响。在256 nm光激发下,测不同合成时间下的发射光谱,可以观察到随着合成时间的增加,发光强度逐渐增强,到达5h时,616 nm对应的5D0→7F2跃迁最大,发光强度最强。此时样品颜色相应的色坐标值为(0.6309,0.3382),色纯度为90.8%,相对亮度为99.93%。之后随着合成时间的增加反而逐渐减弱。

Ca_(1-x)Al_2Si_2O_8∶Eu_x表面结构与荧光强度相互关系的研究

采用固相法分别在1 150,1 250,1 350,1 450℃下制备了Ca_(1-x)Al_2Si_2O_8∶Eu_x(x=0,0.01,0.05,0.15)系列微晶材料。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、光致发光光谱仪(PL)和X射线荧光光谱仪(XRF)研究了CaAl_2Si_2O_8表面结构与荧光强度之间的相互关系。XRD和Raman结果表明:在制备CaAl_2Si_2O_8材料的过程中,随着温度不断升高,原材料逐渐结晶形成结构较为完整的CaAl_2Si_2O_8相;并且从拉曼光谱可以清晰看出,当Eu掺杂量相同时,随着烧结温度的升高,Si—O非晶相逐渐减少,硅氧四面体逐步形成,其振动峰位置逐渐向低波数移动,但当温度过高时硅氧四面体破坏形成宽化的的非晶峰;Eu的掺杂阻碍了Al取代Si位置的过程,因此在1 620波数处振动峰先增强后减弱。这种材料表面结构的变化与Eu的掺杂密切相关,影响着材料表面Eu原子数量分布。PL和XRF结果表明:相同Eu掺杂量时,温度越高越有利于Eu原子扩散到样品表面,从而使样品的荧光强度更强。因此样品的荧光强度和样品单位表面积Eu原子数量存在正比关系。

Ce3+,Eu2+共掺Ba3Si6O12N2荧光粉发光特性及能量传递研究（英文）

通过高温固相法制备了一系列Ce^3+/Eu^2+共掺杂的Ba3Si6O12N2,利用X射线衍射(XRD)研究了其晶体结构。研究表明,Ba3Si6O12N2∶Ce^3+,Eu^2+荧光粉在338nm光激发下可以发射525nm的绿光,且具有较大的半峰宽。研究还发现,单掺Ce^3+的发射光谱和单掺Eu^2+的发射光谱存在交叠,同时Ce^3+的5d1最低能级能量低于Eu^2+的4f65d1最低能级,这二者共同证实了可能存在Ce^3+到Eu^2+的能量转移现象。同时还研究了Ce^3+浓度对Ba(2.7-y)Si6O12N2∶0.3Eu^2+,yCe^3+(0≤y≤0.1)系列荧光粉发光强度和波长的影响。热猝灭性能研究表明,Ce^3+引入可显著影响体系的热猝灭性能。

H_3BO_3对BaAl_2Si_2O_8:Eu^(2+)蓝色荧光粉物相组成和发光特性的影响

采用化学共沉淀法一次煅烧工艺合成了BaAl2Si2O8:Eu2+蓝色荧光粉.用X射线衍射仪、荧光分光光度计和扫描电镜测试了助熔剂H3BO3对BaAl2Si2O8:Eu2+蓝色荧光粉物相结构、发光性能、形貌等的影响.研究表明:化学共沉淀法一次煅烧工艺合成的BaAl2Si2O8:Eu2+蓝色荧光粉为单相,H3BO3的加入使基质结构由六方相转变成单斜相,并引起发射主峰位置和发射强度的变化;BaAl2Si2O8:Eu2+蓝色荧光粉的发光强度随着H3BO3加入量的增加先增强,后减弱,当加入H3BO3的质量分数为1.5%时,发光强度最大;H3BO3的加入使合成BaAl2Si2O8:Eu2+蓝色荧光粉的颗粒呈类球形,分布更加均匀,粒度更小.

硼置换铝对CaAl_2Si_2O_8:Eu^(2+)结构和发光特性的影响

采用高温固相法在弱还原气氛下制备Ca0.955Al2-xBxSi2O8:Eu2+(x=0～0.7)系列荧光粉,研究BⅢ置换AlⅢ对晶体结构和光谱特性的影响。BⅢ以类质同相替代CaAl2Si2O8晶格中的AlⅢ形成连续固溶体,晶胞参数a,b,c,γ和晶胞体积V呈线性递减,而晶面夹角α,β呈线性递增。荧光激发谱为225～420nm宽带激发谱,半高宽为112nm,表观峰位于352nm,随着BⅢ置换量的增加,半高宽从112nm减小到95nm。发射光谱位于370～600nm,可由423和460nm两峰拟合而成,表观峰值位于425nm,随着BⅢ置换量的增加,两拟合峰均线性蓝移,且拟合峰强度比呈线性递减。

化学共沉淀法制备Ba_2Si_3O_8:Eu^(2+)荧光粉及其发光特性

采用化学共沉淀法制备了Ba2-x Si3O8:xEu2+绿色荧光粉。用X射线衍射仪、荧光分光光度计及光色综合测试系统等对Ba2-x Si3O8:xEu2+绿色荧光粉的相结构、发光性能进行了测试。结果表明:其激发光谱峰位于380 nm,可以被InGaN管芯产生的300～410 nm辐射有效激发;在波长为378 nm近紫外光激发下,其发射光谱谱峰位于502 nm处。Ba2-x Si3O8:xEu2+绿色荧光粉的发光强度随Eu2+掺杂量的增加而增强,当Eu2+掺杂量x为0.06时,发光强度达到最大值,而后开始降低,发生浓度猝灭;根据Dexter能量共振理论,其自身的浓度猝灭是由电偶极—电偶极相互作用引起的。