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.

Eu^(2+),Dy^(3+)共掺杂硼铝锶长余辉玻璃陶瓷

首次介绍了一种新型长余辉材料 :Eu2 + ,Dy3 + 共掺杂硼铝锶长余辉玻璃陶瓷 ,该玻璃陶瓷用紫外灯、日光、荧光灯均可激发 ,发射黄绿色余辉 ,余辉的发射峰位于 5 16nm ,来自于Eu2 + 的 5d→ 8S7/ 2 跃迁。用12 0 0 0lx的荧光灯激发样品 2 0分钟 ,停止激发后 10秒时 ,该玻璃陶瓷的余辉亮度为 3 5 3cd/m2 ,色坐标为 :x =0 2 84 2 ,y =0 5 772 ;停止激发后 5小时 5 5分钟 ,该玻璃陶瓷的余辉亮度为 0 0 1cd/m2 ;停止激发 30小时后 ,余辉在黑暗中仍肉眼可见。文中对该玻璃陶瓷的相关性质进行了表征 。

Dy^(3+),Eu^(3+)共掺杂NaLa(WO_4)_2白色荧光粉的发光性能研究

利用共沉淀法合成了Dy^(3+)、Eu^(3+)共掺杂的NaLa(WO_4)_2荧光粉,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、荧光分析仪对荧光粉的性能进行了分析测试。结果表明,在393 nm波长激发下,添加0. 188 g的PVP作为表面活性剂,同时控制金属离子浓度在0. 06 mol/L时NaLa(WO_4)_2荧光粉与其他浓度样品比较有较好的发光性能样品呈多孔状,孔大且分布较为均匀,因此调控Dy^(3+)和Eu^(3+)物质的量之比可以对NaLa(WO_4)_2:Dy^(3+),Eu^(3+)荧光粉的色坐标进行有效的调节,当Dy^(3+)/Eu^(3+)的掺杂比为1:1时NaLa(WO_4)_2荧光粉的色坐标为(0. 327,0. 341)接近标准白光色坐标(0. 33,0. 33),是有望用于暖白光LED的候选材料。

Eu^(3+)/Dy^(3+)共掺Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)荧光粉的发光性质研究

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点,被广泛应用于白光LED、温度传感、显示显像、新能源和激光等领域。基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响,在众多发光基质材料中,硼酸盐具有透光范围宽、光学损伤阈值高、较好的热稳定性和化学稳定性等优点。碱土-稀土金属硼酸盐Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)具有出色的光学性能,对其发光性能的研究具有重要意义。稀土离子Eu^(3+)具4f^(6)电子层,是一种典型的下转换发光中心离子,常被选作红色发光材料的激活剂。Dy^(3+)具4f^(9)电子层,也是一种典型的下转换发光中心离子,在紫外光激发下,在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。采用高温固相法合成了Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)∶Eu^(3+)/Dy^(3+)荧光粉,通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征,XRD结果表明,1000℃烧结5 h,H_(3)BO_(3)过量20%为最佳制备条件,且少量的Eu^(3+)和Dy^(3+)掺杂并未改变Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)的晶格结构。SEM图像表明Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)基质的平均晶粒尺寸为2~4μm,10%Eu^(3+)单掺和5%Eu^(3+)/5%Dy^(3+)双掺样品与基质Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)的SEM图像相比,形貌和尺寸并没有发生明显的改变。Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)∶Eu^(3+)荧光粉的发光结果表明,分别在395和466 nm激发下,浓度为5%,10%和15%的Eu^(3+)单掺Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)荧光粉的主要发光位于593和613 nm的红光发射,峰强度随着Eu^(3+)浓度的增加呈现先增加后降低的变化形式,掺杂浓度为10%时发光强度最大,说明存在浓度猝灭现象。色坐标结果显示,激发波长由395 nm变化到466 nm,Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)∶Eu^(3+)荧光粉的发光颜色从橙红色向红色转变。引入Dy^(3+)后,Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)∶Eu^(3+)/Dy^(3+)样品的发射光谱出现Dy^(3+)的486 nm的蓝光发射(^(4)F_(9/2)→^(6)H_(15/2))和576 nm的橙光发射(^(4)F_(9/2)→^(6)H_(13/2)),并且随着Dy^(3+)浓度的增加,对Eu^(3+)的^(5)D_(0)→^(7)F_(1,2,3,4)跃迁有抑制作用。色坐标结果显示通过调整掺杂离子Eu^(3+)和Dy^(3+)的比例可实现Sr_(3)Y_(2)(BO_(3))_(4)∶Eu^(3+)/Dy^(3+)荧光粉的颜色从红色区域向橙色区域转变,说明其在显示方面具有良好的应用前景。

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。

Li^+,Zn^(2+)共掺杂对Gd_2O_3:Eu^(3+)纳米粉结构和发光性能的影响

采用燃烧法制备出Li+,Zn2+掺杂的Gd2O3∶Eu3+纳米荧光粉,研究了掺杂离子对Gd2O3∶Eu3+的结晶性能、晶粒形貌和光致发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、发射光谱和衰减时间谱等手段表征材料性能。结果表明,Li+,Zn2+掺杂可显著提高Gd2O3∶Eu3+纳米粉在611 nm处的发光强度,最大可达到未掺杂时的2.5倍。发光增强的主要原因可归结为3个方面:(1)使晶粒由单斜相向更利于发光的立方相转变;(2)氧空位的敏化剂作用;(3)掺杂离子的助熔剂效应,使晶粒的结晶性能提高、粒径增大,从而降低表面态引起的发光猝灭。

Eu^(3+)、Ga^(3+)共掺杂SiO_2基质材料的制备及其发光性质

通过溶胶-凝胶方法制备了稀土离子Eu3+和Ga3+共掺杂的SiO2材料;利用IR、XRD等研究了材料的结构,结果表明材料属于非晶态,800℃退火后样品的主要结构仍为SiO2的网状结构。400℃退火的样品在393nm激发下发射光谱显示了Eu3+的特征发射光谱,产生3条明显谱带,分别是576nm(5D0-7F0),588nm(5D0-7F1),612nm(5D0-7F2)。588nm(5D0-7F1)处的跃迁在800℃退火后发生猝灭,这是因为发光中心Eu3+的化学环境由于掺入Ga3+离子而发生了改变。Ga3+的共掺杂使材料在460nm处发射较强蓝光,在同一材料中实现了蓝色和红色的共发射。材料在460nm处蓝色荧光的强度随激发波长的增大而先增强后减弱。Ga3+或Eu3+的掺入量不同时,除发射强度不同外,材料的发射谱图基本相同。通过实验还确定800℃的退火温度为最佳退火温度。

钬掺杂对SrAl_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)发光性能的影响

首次研究了Ho3+掺杂对SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。采用燃烧合成方法,在600℃条件下,合成Ho3+掺杂的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+新型长余辉光致发光材料。X射线衍射分析结果表明,合成的样品为单相SrAl2O4单斜晶系磷石英结构。光致发光光谱测量显示,合成样品的发射光谱是连续宽带谱,峰值位于510nm左右,激发光谱是单峰且峰值位于356nm的连续宽带谱。利用单光子计数系统测量了材料的余辉衰减曲线,结果显示Ho3+的适量掺杂可以明显提高铝酸锶的初始发光亮度。当Ho3+的掺入摩尔比例为0.005时,初始亮度是不掺杂Ho3+时的两倍多。对初始亮度增强的机理做了初步的探讨。

掺Eu^(3+),Dy^(3+)的Zn_3(BO_3)_2纳米材料的发光特性

采用共沉淀法合成了一系列掺杂Eu3+,Dy3+的Zn3(BO3)2纳米发光材料,X射线衍射测定其物相为单斜晶系的Zn3(BO3)2,平均粒径为15~25 nm左右,同时研究了Eu3+,Dy3+掺杂样品的发光特性.在Eu3+和Dy3+共同掺杂的体系中,可以观察到由于Eu3+,Dy3+之间的能量传递使Eu3+强烈敏化Dy3+的发光现象.

B_2O_3对Eu^(2+),Dy^(3+)共激活铝酸锶发光材料发光性能的影响

文章借助于材料的发射光谱和结晶相组成分析研究了B2 O3 对Eu2 + ,Dy3 + 共激活铝酸锶发光材料发光性能的影响。B2 O3 在Eu2 + ,Dy3 + 共激活铝酸锶发光材料的合成过程中 ,一方面作为助熔剂 ,降低发光材料的合成温度 ;另一方面 ,硼酸盐的存在促进Eu3 + 离子转化为Eu2 + 离子的还原过程。但是 ,B2 O3

Eu^(3+)与V共掺杂SiO_2材料的制备及其发光性质

利用溶胶-凝胶技术制备Eu3+、V共掺杂的SiO2材料,通过差热-热重分析、傅立叶红外光谱、X射线衍射、激发光谱与发射光谱等测试手段对粉末的晶型、结构、发光性质进行研究.结果表明:材料属于非晶态,800℃退火后Eu3+、V共掺杂的SiO2样品的结构基本稳定,只存在SiO2的网状结构;激发光谱显示,Eu-O电荷迁移带随着V掺杂量的增加而消失,产生强度较大的320 nm处的7F0→5H3跃迁;发射光谱显示,随着V的掺入,最佳激发波长由393 nm向320 nm转移,同时出现了467 nm,577 nm,588 nm,612 nm处的发射峰,它们分别归属于Eu3+的5D2→7F0跃迁与VO43-的蓝色发射的叠加跃迁、Eu3+的5D0→7F0跃迁5、D0→7F1磁偶极跃迁和5D0→7F2的电偶极跃迁,实现了同一物质同时产生蓝色荧光和红色荧光.同时发现,VO43-对Eu3+的发光有较好的敏化作用,并通过所得的能级图对样品的跃迁机理进行了分析.

Bi^(3+)共掺和能量传递对BaY_2Si_3O_(10):Eu^(3+)发光的调制和增强

荧光粉BaY_2Si_3O_(10):Bi^(3+),Eu^(3+)经高温固相法制备并由X-ray衍射谱仪分析其物相结构。实验结果显示Bi^(3+)共掺下BaY_2Si_3O_(10):Eu^(3+)的激发光谱呈现一个有明显增强的宽电荷转移带(CTB)和系列Eu^(3+)的f-f窄吸收峰,发射谱为Eu^(3+)的~5D_0—~7F_J橙-红光发射。当用285 nm紫外光激发时,Bi^(3+)到Eu^(3+)间存在有效的能量传递,导致Bi^(3+)的宽带紫外发射(中心345 nm)强度减弱,而Eu^(3+)的橙-红光发射显著增强;随着Eu^(3+)浓度的增加,能量传递效率也随之提高。最佳Eu^(3+)浓度为0.4摩尔百分比,此后荧光粉发射强度发生浓度猝灭。结果表明Bi^(3+)共掺时明显改善和提升荧光粉在电荷转移带(200~350 nm)的激发效率。Bi^(3+)到Eu^(3+)间主要的能量传递机制是通过四极-四极相互作用实现,并且能量传递的临界作用距离是1.604 nm。

Eu^(2+),Dy^(3+)共激活铝酸锶发光材料长余辉发光机理探讨

文章探讨了Eu2+,Dy3+共激活铝酸锶发光材料长余辉发光机理。认为在Eu2+激活的铝酸锶发光材料中,被激发的电子与空穴的重新结合产生了发光(荧光)现象;在热扰动作用下陷入到陷阱中的电子和空穴的释放并重新结合过程是长余辉发光的根源;Dy3+掺杂到Eu2+激活的铝酸锶发光材料中创造了合适深度的电子陷阱与空穴陷阱,使得这种发光材料具有更强和更长的余辉发光。

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。

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。

溶胶-凝胶法合成SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)发光材料及其影响因素

SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)是商用的绿光长余辉发光材料,在许多领域具有实际的应用。本文采用溶胶-凝胶法制备SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料,通过控制变量法指导学生分析铝/锶投料比、铝/尿素投料比和煅烧气氛等几个关键因素对SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)的发光性质和氧化还原性质的影响。SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的溶胶-凝胶法的最佳合成条件是化工生产的重要参数,本教学工作有助于培养学生的科学研究的思路和实验操作能力,研究工作也为优化SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)材料的品质和发光性能提供重要的参考意义。

Dy^(3+),Eu^(3+)共掺杂BaWO_4荧光粉的合成及荧光性能研究

采用微波共沉淀法,合成了BaWO_4:Dy^(3+),Eu^(3+)系列荧光粉.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)等分析手段分别对样品的结构、形貌以及发光性能进行了表征.研究了激活剂离子的物质的量之比、助剂等反应参数对BaWO_4:Dy^(3+),Eu^(3+)发光性能的影响.实验结果表明,随着Eu^(3+)在掺杂稀土离子中的物质的量之比增大,Dy^(3+)的发射峰逐渐减弱,而Eu^(3+)的发射峰逐渐增强,说明Dy^(3+)和Eu^(3+)之间存在能量传递.结构控制剂的添加有助于发光强度的增强,当添加L-谷氨酸为结构控制剂,激活剂离子的物质的量之比为1∶2时,具有最大发光强度.

Li^+掺杂Sr_2MgSi_2O_7∶Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉材料的发光性能

采用高温固相法制备Li+掺杂Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+长余辉材料,对样品进行X射线衍射、扫描电镜、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线和热释光曲线表征,研究了Li+掺杂对Sr2Mg Si2O7∶Eu2+,Dy3+发光性能的影响。实验结果表明:Li+掺杂对样品激发光谱和发射光谱的峰形、峰位基本没有影响,但是能改善样品的余辉性能。与未掺杂Li+的样品比较,Li+掺杂摩尔分数为2.5%样品的初始发光强度提高了1.5倍,余辉衰减常数提高了1.6倍。通过热释光曲线表征分析陷阱数量并计算了陷阱深度,分析表明,掺杂Li+能增加基质中氧空位的数量,适量增加陷阱深度,从而提高材料的发光性能。

碱土金属离子(Mg^(2+),Ca^(2+),Ba^(2+))掺杂对长余辉荧光粉SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)发光性能的影响

采用高温固相法制备了碱土金属离子(Mg2+,Ca2+,Ba2+)掺杂的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉荧光粉。XRD谱分析表明,随着基质中掺入的碱土金属离子(Mg2+,Ca2+,Ba2+)浓度增加,基质晶格常数也随之发生变化。Mg2+,Ca2+和Ba2+3种碱土离子在SrAl2O4中的固溶范围分别为40%,15%和30%。光谱分析则表明在固溶范围内随着掺杂Mg2+,Ca2+和Ba2+浓度的增大,样品的发射峰值会在480~530 nm范围出现规律性移动。适当浓度的Mg2+,Ba2+掺杂会不同程度地提高样品的发光强度,而Ca2+的掺杂则会降低发光强度。但是碱土金属离子(Mg2+,Ca2+,Ba2+)的掺杂并不能延长SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+荧光粉的余辉时间。