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。

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。

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。

Sr_(2)MgSi_(2)O_(7)∶Eu^(2+),Eu^(3+)发光性能及颜色调控

采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr_(2)MgSi_(2)O_(7)∶Eu^(2+),Eu^(3+)纤维,研究其晶体结构和形貌;将纤维与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合后获得Sr_(2)MgSi_(2)O_(7)∶Eu^(2+),Eu^(3+)‐PDMS复合材料,研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示,氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu^(2+)和Eu^(3+)结合能特征峰;在360 nm和395 nm激发下复合材料的光致发光光谱中,不但有Eu^(2+)位于469 nm处的蓝色宽带发射,还包含Eu^(3+)位于615 nm的多个红色窄带发射。因为Eu^(3+)在电荷补偿下还原成Eu^(2+)并在刚性结构保护下不被氧化,证实了Eu^(3+)在Sr_(2)MgSi_(2)O_(7)中的自还原现象。随着Eu^(3+)的掺杂浓度增大,光致发光和应力发光强度都先增大后减小,Eu^(2+)和Eu^(3+)的发射分别在5%和10%时达到最强。应力发光强度与应力的增长是线性关系,Eu^(2+)的发射增长量大于Eu^(3+)。在实物照片和CIE坐标中观测到光致发光颜色从蓝色逐渐接近红色,应力发光颜色在应力增大时逐渐从粉红色变为紫粉色。该材料的研究将为发光调控提供参考,在应力传感和防伪等领域有着潜在的使用价值。

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。

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。

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。

空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球的超声喷雾热解法可控合成及其光致发光性能

以蔗糖或柠檬酸为辅助剂,通过改变超声喷雾热解期间雾滴中溶剂的蒸发方式和溶质聚集状态,进行空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球的可控合成。探究了辅助剂的种类和比例对微球形貌的影响,提出了空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球形成机制,并分析了空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球的晶体结构及光致发光性能。结果表明:Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球组分均匀,仍保留立方Y2O3结构;添加蔗糖后可获得中空结构,添加柠檬酸则为多孔结构,这归因于添加的蔗糖在雾滴干燥时络合成膜,水分透过膜蒸发,溶质沉积在膜内壁形成空心球壳,而添加的柠檬酸则与溶质形成均匀的螯合物,在高热解温时产生大量原位介孔;空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球均在611 nm处表现出典型的红光发射,且空心微球的发光强度可达不添加辅助剂合成的实心微球的96.6%。该研究可为大规模产业化合成形貌可控的空心和多孔Y_(2)O_(3):Eu^(3+)微球提供参考。

基于恒定梯度编码一维选层T_(2)谱的胶结砂岩层析成像方法

核磁共振成像是探究岩心尺度非均质性的先进技术,受岩石复杂性和编码技术影响,现有方法效果不佳。基于梯度场的二维/三维核磁共振技术成像容易但信噪比低,无梯度场的传统选层T_(2)谱(频率编码/相位编码)方法效率低。该研究提出恒定梯度编码一维选层T_(2)谱层析成像方法,做到了成像数据体量小、信噪比高且信号更完整。层析T_(2)谱图像及其热度分布,能够有效表征毛细管压力和成岩作用对流体非均匀分布的影响。饱和油状态时,T_(2)谱层间差异性反映成岩作用影响。高饱和油阶段,轴向热度图反映了低毛细管压力游离油的脱出规律。完全驱替后毛细管压力进入稳定状态,轴向热度图反映了微孔中吸附油赋存状态的差异。该技术在胶结砂岩气驱油实验中取得了良好效果,并对解析强非均质岩石渗流规律有重要作用。

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。

白光LEDs用Ca_(9.15)La_(0.9)(PO_(4))_(7)∶Eu^(2+),Mn^(2+)材料的发光特性及能量传递

利用高温固相法合成了Ca_(9.15)La_(0.9)(PO_(4))_(7)∶0.05Eu^(2+),yMn^(2+)和Ca_(9.3)La_(0.8)(PO_(4))_(7)∶0.05Eu^(2+),yMn^(2+)系列荧光粉。通过荧光粉的发射光谱和荧光衰减曲线证实Eu^(2+)、Mn^(2+)之间存在能量传递,且增大Mn^(2+)的掺杂浓度,获得了从青光(绿光)到白光变化的荧光粉。材料的热稳定性显示Eu^(2+)的两个不同颜色的发射峰表现出不同的温度猝灭行为。Ca_(9.15)La_(0.9)(PO_(4))_(7)∶0.05Eu^(2+),0.35Mn^(2+)的色坐标接近标准白光且色温与太阳光相近,光谱覆盖整个可见光区域。研究结果表明,材料在白光发光二极管方面有潜在的应用价值。

Bi^(3+)、Eu^(3+)共掺双钙钛矿Gd_(2)ZnTiO_(6)荧光粉制备及其温度传感性能

采用高温固相法制备了一系列具有双发射中心的Gd_(2(1-x-y))ZnTiO_(6)∶xBi^(3+),y Eu^(3+)荧光粉。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱、寿命衰减曲线和变温发射光谱等方法,系统地研究了该材料的结构、发光性能和温度传感特性。在Gd_(2)ZnTiO_(6)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉中,Bi^(3+)和Eu^(3+)离子占据了Gd^(3+)离子的位置。在紫外激发下,Eu^(3+)的激发光谱和Bi^(3+)的发射光谱存在光谱重叠,表明从Bi^(3+)到Eu^(3+)可能存在能量传递。通过荧光强度比技术探究了Bi^(3+)蓝光发射与Eu^(3+)红光发射的不同温度响应特性。在293~473 K温度范围内,测得Gd_(2)ZnTiO_(6)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉的最大相对温度灵敏度为1.133%·K^(-1),最大绝对灵敏度为0.73%·K^(-1)。因此,Gd_(2)ZnTiO_(6)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉是一种有潜力的非接触式光学测温材料。

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。

Eu^(3+)掺杂诱导CsAgCl_(2)相变及其光学温度传感性质

相变是调节材料性能的一种有效方法,在介电、光电、光致发光等领域有着广泛的应用。本文采用水热法合成未知相CsAgCl_(2),并通过升温和Eu^(3+)掺杂将CsAgCl_(2)从未知相转变为正交相。制备的Eu^(3+)掺杂的CsAgCl_(2)具有较高的光学温度灵敏度,在荧光强度模式和荧光寿命模式下的最大相对灵敏度分别为3.63%·K^(-1)和3.20%·K^(-1)。结果表明,CsAgCl_(2)是一种很有前途的高灵敏度光学温度传感材料。

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.

阳离子替换提升Li_(3)Cs_(2)Ba_(2-x)Sr_(x)B_(3)P_6O_(24)∶Eu^(2+)荧光粉热稳定性

热猝灭性能极大程度上限制了发光材料的应用,如何改善发光材料的热稳定性这一课题受到了广泛关注。本文通过高温固相法制备了一系列浓度梯度的Li_(3)Cs_(2)Ba_(2-x)Sr_(x)B_(3)P_(6)O_(24)∶0.03Eu^(2+)荧光粉,并对该系列荧光粉进行了表征,对其XRD、激发发射光谱、荧光寿命、热猝灭性能进行了分析。结果表明,通过阳离子Sr替代Ba的方法不但改善了晶格结构,提升了样品的发光强度,而且使原发光材料的热稳定性能进一步得到了提高。对于Li_(3)Cs_(2)Ba_(2)B_(3)P_(6)O_(24)∶Eu^(2+)样品,在150℃下的发光强度已经可以达到常温下的79%,通过Sr替换Ba,该强度能够进一步提高到87%。相关分析及结论可为荧光粉热稳定性的改善提供思路与依据。