Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb^(3+)掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce^(3+)和Tb^(3+)的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb^(3+)掺杂量增加,位于380 nm处Ce^(3+)的特征发射峰减小,543 nm处Tb^(3+)的特征发射峰增强,证实Ce^(3+)和Tb^(3+)之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb^(3+)掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。

Gd^(3+)/Ce^(3+)对Tb^(3+)掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO_(2)-B_(2)O_(3)-BaF_(2)组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd_(2)O_(3)掺量下Tb^(3+)的发光性能,并确定了Gd_(2)O_(3)更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光都具有敏化作用,且Gd_(2)O_(3)掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce_(2)O_(3)掺入玻璃后以Ce^(3+)和Ce^(4+)两种价态共存,在还原气氛下掺入相较于空气气氛下掺入更容易保持Ce^(3+)状态,而且Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光具有敏化作用,Ce^(4+)会抑制Tb^(3+)的发光。

Lu-Eu共掺杂Ga_(2)O_(3)的光电性质的第一性原理计算

宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)因为具有优良的物理化学性能而成为研究热点.本文基于DFT(Density Functional Theory)的第一性原理方法,先采用PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)中的GGA(Generalized Gradient Approximation)和GGA+U(Generalized Gradient Approximation-Hubbard U)的方法计算了本征β-Ga_(2)O_(3),Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga_(2)O_(3)及Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)结构的晶格常数、能带结构和体系总能量.发现采用GGA+U的方法计算的带隙值更接近实验值,于是采用GGA+U的方法计算了本征β-Ga_(2)O_(3),Lu掺杂的β-Ga_(2)O_(3)以及Lu-Eu共掺杂的β-Ga_(2)O_(3)结构的能态总密度、介电函数、吸收谱以及反射率等.由计算结果得知β-Ga_(2)O_(3)的带隙为4.24 eV,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga_(2)O_(3)的带隙为2.23 eV,Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)的带隙为0.9 eV,均为直接带隙半导体,掺杂并未改变β-Ga_(2)O_(3)的带隙方式.光学性质计算结果表明在低能区掺杂浓度为12.5%的Lu和Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)的吸收系数和反射率均强于本征β-Ga_(2)O_(3),Lu-Eu掺杂β-Ga_(2)O_(3)的吸收系数和反射率又略强于Lu掺杂β-Ga_(2)O_(3),表明Lu-Eu掺杂β-Ga_(2)O_(3)的材料有望应用于制备红外光电子器件.

Ce^(3+),Tb^(3+)共掺BaYF_5微晶玻璃的光学特性

采用高温熔融法制备了一种新型的Ce3+/Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃。测试了微晶玻璃的X射线衍射图(XRD)谱、激发光谱和发射光谱。研究发现:660℃热处理2 h后的玻璃基质中析出BaYF5纳米晶相,根据XRD结果用Scherrer公式计算得到晶粒大小约为27 nm;在近紫外光(338 nm)激发下,观察到BaYF5微晶玻璃宽带蓝光(425 nm)发光对应Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2能级跃迁,蓝光(487 nm)、绿光(541 nm)、橙光(582 nm)和红光(620 nm)发光对应于Tb3+的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)能级跃迁。通过调节Ce3+和Tb3+的掺杂浓度,得到色坐标为(0.287,0.336)的白光发光微晶玻璃,并系统分析了Ce3+和Tb3+离子的发光机理和能量传递过程。研究结果表明:Ce3+/Tb3+共掺的BaYF5微晶玻璃是制作白光LED的一种潜在基质材料。

Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺的含NaLuF_4纳米晶的氟氧化物微晶玻璃荧光的特性

采用传统的熔融淬冷法在空气气氛下成功制备了Ce3+-Tb3+共掺的含有新型立方相Na Lu F4纳米晶的微晶玻璃.通过XRD分析可知微晶玻璃中析出的是与立方相Na YF4同构的新型立方相Na Lu F4纳米晶.利用TEM观察到纳米晶粒均匀地分布在玻璃基质中,大小约为20 nm.利用荧光光谱及寿命曲线系统地研究了样品的荧光特性.在315 nm近紫外光激发下,通过有效的能量传递,在Ce3+-Tb3+共掺样品中不仅得到了Ce3+的近紫外光发射,还得到了Tb3+的黄绿光发射.另外,析晶之后,共掺样品的发光强度得到了增强,这可以归因于部分稀土离子进入到了析出的立方相Na Lu F4纳米晶中.研究结果表明,该微晶玻璃是一种优异的发光基质材料,在光电子领域中具有潜在的应用价值.

Ce3＋,Tb3＋,Eu3＋共掺杂Sr2MgSi2O7体系的白色发光和能量传递机理

通过正交试验,采用高温固相法制备了Sr2-x-y-zMgSi2O7∶xCe3+,yTb3+,zEu3+系列样品.使用X射线衍射仪和荧光光谱仪表征了样品的物相和发光性质,并讨论了Ce3+-Tb3+-Eu3+共掺杂Sr2MgSi2O7体系中的能量传递过程.实验结果表明,在327 nm波长激发下,所合成荧光粉的发射峰主要位于387 nm(蓝紫)、542nm(绿)和611 nm(红)处;分别以387,542和611 nm为监控波长,所得激发光谱显示荧光粉在327 nm处有最好的激发.在327 nm光激发下,系列样品发光进入白光区.最优化的荧光粉为Sr1.91MgSi2O7∶0.01Ce3+,0.05Tb3+,0.03Eu3+,其色坐标为(0.337,0.313),是一种潜在的发光二极管(LED)用白色荧光粉.

Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺透明磷酸盐微晶盐玻璃上转换发光性能

采用熔融冷却法制备了掺杂不同比例Yb^(3+)和Tm^(3+)的磷酸盐玻璃,通过在630℃保温1 h得到透明的微晶玻璃,对样品进行XRD测试,表明析出的晶体为Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_(4))_(3),通过Jade6.0计算和TEM分析,其晶粒尺寸均在20~40 nm之间,小于可见光波长,透过率光谱表明,经过热处理之后微晶玻璃仍保持70%以上的透过率。研究了前驱体玻璃和微晶玻璃在980 nm LD泵浦下的上转换荧光光谱,微晶玻璃的上转换效率明显高于前驱体玻璃,在上转换荧光光谱中,475 nm处发射强烈的上转换蓝光,654 nm处发射微弱的红光,795 nm处发射较弱的红外光。随着Yb^(3+)掺杂浓度的增加其上转换效率先增大后减小,Yb^(3+)的掺杂浓度为0.9%时,产生浓度猝灭现象。通过分析上转发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,在Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺的磷酸盐微晶玻璃中,上转换蓝光、红光和红外光的发射均为双光子过程。解释了Yb^(3+)和Tm^(3+)在磷酸盐微晶玻璃中的上转换发光机制。利用CIE1931计算,可知Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺磷酸盐微晶玻璃的上转换发光色度坐标落在了蓝光区域,有望用在光学储存、全色显示、蓝色防伪、蓝光激光玻璃等领域。

稀土掺杂GdBO_(3)发光材料的合成、表征与测试

本文研究以化学式简单且易于合成的硼酸钆为基质,选择拥有不同发光特性的Ce^(3+)、Tb^(3+)、Eu^(3+)作为被掺杂离子,试图通过不同的合成方法制备出纳米与非纳米尺度的稀土掺杂GdBO_(3)发光材料,一方面研究纳米与非纳米材料在发光性能上的差异,另一方面优选出最具实际应用价值的合成方案。对于常规(非纳米)样品,我们以稀土氧化物为反应物原料,使用高温固相法进行合成;对于纳米样品,我们则以稀土硝酸盐为反应物原料,使用水热法进行合成。随后,我们利用X-射线粉末衍射技术对所制获的样品的物相纯度进行表征,同时测定其光致发光性能。

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。

发光颜色可调的白磷钙矿结构Ca_(8)MgBi(PO_(4))7∶Ce^(3+),Tb^(3+)荧光粉的制备、发光性能及能量传递

采用具有白磷钙矿结构的磷酸盐作为目标产物,通过高温固相法制备了发光颜色可调的Ca_(8)MgBi(PO_(4))7∶Ce^(3+),Tb^(3+)荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱等表征手段对其物相组成、微观形貌及发光性能进行了详细研究。结果表明:掺杂少量的Ce^(3+)、Tb^(3+)并没有改变Ca_(8)MgBi(PO_(4))7基质的晶体结构。荧光光谱和荧光寿命曲线确定了Ce^(3+)-Tb^(3+)之间存在能量传递,其能量传递机制为四极-四极相互作用,能量传递效率可达81%。固定Ce^(3+)浓度而逐渐增加Tb^(3+)的掺杂量时,系列Ca_(8)MgBi(PO_(4))7∶0.08Ce^(3+),yTb^(3+)荧光粉的发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。

Ce^(3+)和Tb^(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce^(3+)或Tb^(3+)单掺和Ce^(3+)/Tb^(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb^(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce^(3+)离子敏化Tb^(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce^(3+)→Tb^(3+)的能量转移。Ce^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce^(3+)离子向Tb^(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce^(3+)/Tb^(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。

Tb^(3+)/Ce^(3+)掺杂硼酸盐玻璃的发光性能

采用高温熔融冷却法制备了Tb3+,Ce3+掺杂和Tb3+/Ce3+共掺硼酸盐玻璃,并利用荧光光谱研究了其发光性能。结果表明:在紫外光激发下,Tb3+掺杂玻璃最强发射峰位于545 nm;Ce3+掺杂玻璃的发射光谱是峰值位于387 nm附近的不对称宽带;Tb3+/Ce3+共掺玻璃的发射光谱是由380 nm附近的不对称宽带和491,545,588,623 nm附近的4个发射峰组成;在Tb3+/Ce3+共掺玻璃中,Ce3+是Tb3+的高效敏化剂,Tb3+的发射强度是Tb3+掺杂玻璃的8倍以上。

掺Ce^（3＋）、Tb^（3＋）的M_3Y_2（BO_3）_4（M＝Ca，Sr）

采用固相反应的方法；经二次灼烧合成了掺Ｃｅ（３＋）、Ｔｂ（３＋）的Ｃａ３Ｙ２（ＢＯ３）４和Ｓｒ３Ｙ２（ＢＯ３）４磷光体；分析了合成过程中铈的还原情况．用Ｘ－射线衍射分析确定了它们的结构均为正交晶系，空间群Ｐ２１ｃｎ测定了Ｃｅ（３＋）和Ｔｂ（３＋）在两种基质中的光谱，得到Ｃｅ（３＋）波长位移的某些规律，观察到Ｃｅ（３＋）对Ｔｂ（３＋）的敏化作用．

Eu(OPr^i)_3/Tb(OPr^i)_3共掺杂P(MMA-co-St)

将甲基丙烯酸甲酯 (MMA) /苯乙烯 (St)的混合单体直接加到三异丙氧基稀土 (铕Eu ,铽Tb)或其混合稀土中 ,形成凝胶 ,经原位聚合后分别制得Eu(OPri) 3 、Tb(OPri) 3 或其混合掺杂的P(MMA co St)共聚物固体材料。采用DMTA、FS、ESEM等手段进行表征 ,研究了铕、铽混合掺杂对材料性能的影响 ,比较了材料的荧光性能。结果表明 ,Eu(OPri) 3 /Tb(OPri) 3 混合掺杂的P(MMA co St)材料 ,其储能模量明显提高 ;同时Tb3 + 离子作为能量给予体 ,Eu3 + 离子作为能量接受体 ,能量转移结果使Eu3 + 离子特征荧光强度提高了约 10

Dy3+和Ce3+共掺Y3Al5O12荧光粉的制备及发光性质

用高温固相法制备了YAG:5%Dy^3+以及(Ce 0.01 Dy y Y 0.99-y)3A15O12(y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明,NH 4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较,添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度,有效阻止中间相YAlO 3的形成。H3BO3做助熔剂在1450℃煅烧6 h制备的Dy^3+和Ce^3+掺杂Y 3Al 5O 12荧光粉具有单一YAG立方相结构,且随Dy^3+掺杂浓度增加,(420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下;与单掺1%Ce^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Ce^3+在526 nm处的发射强度逐渐减小,而在583 nm处的发射强度先增加后减弱,这说明351 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中存在Ce^3+向Dy^3+的部分能量传递。465 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺杂样品中只出现Ce^3+的发射峰,且随Dy^3+浓度增加,Ce^3+发光减弱。当Dy^3+离子浓度为3%时,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Dy^3+相对光强达到最大,此时Ce^3+→Dy^3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,合成粉体中Ce^3+的寿命逐渐减小。经计算,Ce^3+→Dy^3+能量传递临界距离为3.464 nm,为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。

Eu^3+,Tb^3+共掺杂的NaGd(WO4)2颜色可调荧光粉的水热合成及发光性质研究

在不添加任何模板剂的情况下,采用温和水热法,制备了一系列NaGd0.96-x(WO4)2∶0.04Tb3+,xEu3+(x=0,0.005,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14,0.16,0.18)荧光粉。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光分光光度计分别对所得样品的物相结构、形貌粒度及发光性能进行分析表征。结果表明:所合成的样品为NaGd(WO4)2的纯相,属四方晶系白钨矿结构。其形貌为规整的四方盘形,尺寸均一、分散性良好。系列样品均能被近紫外光有效激发,通过改变NaGd(WO4)2中Eu^3+/Tb^3+的掺杂浓度,实现了对荧光粉发光颜色由绿色到红色的全色调控。

溶胶-凝胶法制备Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2纳米粉体,以亚甲基蓝溶液为目标降解物、用正交试验方法考察了内部因素和外部因素对掺杂样品的光吸收和光催化性能的影响,同时采用XRD、FE-SEM、UV-Vis吸收谱等表征了样品结构与性能。结果表明,最佳的实验方案是热处理温度为550℃、Ce^(3+)的掺杂量为0.02mol%、Eu^(3+)的掺杂量为0.2mol%,最佳的外部环境是共掺杂TiO_2纳米粉体光催化剂加入量为0.15 g/50 mL、亚甲基蓝溶液的初始pH值及浓度分别为6.5和10 mg/L。样品的晶粒尺寸在20 nm左右,共掺样品的光催化率明显比单掺和未掺样品的高,且吸收边向可见光红移了53nm左右。共掺样品对亚甲基蓝降解反应符合一级动力学模式。共掺样品光催化率的提高归因于Eu^(3+)和Ce^(3+)的协同作用,一方面增加有效的空穴电子数;另一方面可使样品吸收更低能量的波长而被激发。

Ce^(3+)共掺杂对Y_2O_3:Eu^(3+)荧光粉的发光性能和颗粒形貌的影响

采用化学反应与高温固相反应相结合的方法制备了Ce3+和Eu3+共掺杂Y2O3荧光粉,利用X射线衍射和扫描电镜分析,发现Ce3+离子共掺杂对Y2O3:Eu3+荧光粉的颗粒形貌有显著的影响,随着Ce3+离子浓度的改变,形貌可从球型转变为管状。荧光光谱分析表明,所制备的共掺杂荧光粉主要发射位于614纳米的红光峰和位于587纳米的发射带。随着Ce3+离子浓度的增加,Eu3+离子的614纳米发射峰和587纳米发射峰的强度显著增强。本文还详细讨论了Ce3+离子对Eu3+离子的发光产生增强效应的物理机制。

Tb^(3+)共掺杂Al_2O_3:Eu粉体的结构及其光致发光研究

用碳酸氢铵和氨水的混合溶液来作复合沉淀剂,采用共沉淀法制备了Tb3+共掺杂Al2O3:Eu粉体.用X射线衍射(XRD)对其相结构进行了研究,通过荧光分光光度计分析了Tb3+离子共掺杂浓度对Al2O3:Eu的发光性能的影响.研究结果表明:Tb3+掺杂提高了γ-Al2O3的热稳定性.并观察到Tb3+→Eu3+的能量传递,最佳掺杂浓度为5 mol%,提高了Al2O3:Eu的发光强度.

Er^3＋/Yb^3＋/Tb^3＋共掺氟氧锗酸盐玻璃上转化发光性质及机理研究(英文)

在980nm激发下,研究了Er3+、Yb3+和Tb3+单掺或共掺氟氧锗酸盐玻璃的上转换发光性质和机理.室温下,观察到了强的绿色和红色上转换发光,其发光中心位于524、546和658nm处,分别对应于Tb3+离子的5D4→7FJ(J=5和0)和Er3+离子的(2H11/2、4S3/2和4F9/2)→4I15/2跃迁.研究了TbF3、YbF3掺杂浓度以及激光功率对上转换发光强度的影响,讨论了Er3+、Yb3+和Tb3+之间的能量传递和上转换机理.