Sm^(3+)掺杂Na_(5)Y(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))_(y)高热稳定性荧光粉的制备及发光性能研究

本文采用高温固相法合成了一系列Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))y∶xSm^(3+)(x=0~0.10,y=0~4)橙红色荧光粉。通过粉末衍射、透射电镜、常温/变温荧光发射谱、荧光激发谱、荧光动态衰减曲线和CIE色度坐标等光谱手段对荧光粉样品的光谱性能进行了研究。粉末衍射结果表明,合成的样品相位与Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)的标准相一致,Sm^(3+)掺杂与引入(WO_(4))2-均未改变材料的相结构。在波长为406 nm光源的激发下,Na_(5)Y0.92(MoO_(4))3WO_(4)∶0.08Sm^(3+)荧光粉在643 nm附近橙红色荧光发射强度最高,继续增加Sm^(3+)的掺杂浓度,存在荧光猝灭现象,浓度猝灭的主要原因归为电偶极-电偶极相互作用。研究发现,Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)基质中掺杂Sm^(3+)会引起电负性改变和晶格畸变,在Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶xSm^(3+)中引入(WO_(4))2-阴离子基团,可以弥补因掺杂Sm^(3+)出现的缺陷,改善Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)∶xSm^(3+)荧光粉的发光性能。在300~440 K,样品具有优异的热稳定性,荧光发射强度均超过室温时的96%;其CIE色度坐标均位于橙红光区域。以上结果表明新型Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))y∶xSm^(3+)橙红色荧光粉在WLED应用上有潜在价值。

GdPO_(4):Sm^(3+)荧光粉的焙烧温度和掺杂浓度的优化及发光和磁性能

以GdPO_(4)为基质,Sm^(3+)为激活剂,采用水热法合成了纳米荧光粉前驱体,分别在800、900、1000、1100和1200℃下焙烧,得到一系列GdPO_(4):Sm^(3+)荧光粉。首先探究了GdPO_(4):Sm^(3+)的最佳焙烧温度;其次研究了Sm^(3+)掺杂浓度对GdPO_(4):Sm^(3+)荧光性能的影响;最后研究了GdPO_(4):2%Sm^(3+)的高温荧光性能和磁性能。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、磁强计和荧光分光光度计(FL)对荧光粉的晶体结构、形貌、发光和磁性能进行了表征。结果表明:荧光粉的晶体结构由前驱体六方晶系GdPO_(4)·H_(2)O:Sm^(3+)变为单斜晶系的GdPO_(4):Sm^(3+),形貌由纳米棒变为无规则块体。当焙烧温度为1000℃,Sm^(3+)掺杂浓度为2%时,荧光粉的发光强度和荧光寿命达到最大值。GdPO_(4):2%Sm^(3+)中Sm^(3+)之间能量传递类型为电偶极-电偶极相互作用,能量传递的临界距离为1.646~1.884 nm。最佳样品Gd PO_(4):2%Sm^(3+)有优异的热稳定性,热猝灭活化能为-0.157 eV,且具有良好的顺磁性,质量磁化率为1.22×10^(-4)emu·g^(-1)·Oe^(-1)。

NaY(MoO_(4))_(2):Sm^(3+)荧光材料的制备及其发光性能的研究

采用传统水热反应一步合成出一系列与基质同相的Sm^(3+)离子掺杂NaY(MoO_(4))_(2)荧光粉。XRD、SEM、粒度分布和发光光谱等测试结果表明,所得产物为具有四方白钨矿结构的微米颗粒,且当更多Sm^(3+)取代Y^(3+)离子后,会引起晶胞常数增大。此外,当引入EDTA-2Na后,其颗粒尺寸在减小的同时,形貌亦由八面体演变至长方体,这是EDTA-2Na控制颗粒生长以及对{001}晶面的优先作用吸附所致。最后,在814 nm近红外光激发下,可观察到565 nm绿光、600 nm橙光以及647 nm与706 nm处的红光发射,其中绿光发射源自Sm^(3+)的^(4)G_(5/2)→^(6)H_(5/2)跃迁,橙光由Sm^(3+)的^(4)G_(5/2)→^(6)H_(7/2)跃迁产生,而红光则分别归属于^(4)G_(5/2)→^(6)H_(9/2)和^(4)G_(5/2)→^(6)H_(11/2)跃迁。

Sm^(3+)掺杂对CaMoO_4:Eu^(3+)红色荧光粉结构和发光性质的影响

采用共沉淀法制备了CaMoO_4:Eu^(3+),Sm^(3+)纳米荧光粉材料。系统研究了Sm^(3+)离子的引入对CaMoO_4:Eu^(3+)材料的结构和发光性质的影响。结果表明:纳米材料的尺寸随着Sm^(3+)离子掺杂浓度的增加而变小Sm^(3+)的引入,可实现Sm^(3+)和Eu^(3+)之间的能量传递,使Eu^(3+)在近紫外405nm处的激发增强,进而使Eu^(3+)在613nm的红光发射增强,且Sm^(3+)的摩尔分数为5%时,发光强度最强。计算得到CaMoO_4:0.1Eu^(3+)和CaMoO_4:0.1Eu^(3+),0.05Sm^(3+)红光发射的色度坐标分别为(0.661,0.329)和(0.667,0.328)可见,Sm^(3+)的引入可有效提高CaMoO_4:0.1Eu^(3+)发光的色纯度,使之更好地接近国际标准值(0.67,0.33)

共沉淀法合成Sm^(3+)掺杂的Sr_2CeO_4的荧光光谱

以(NH4)2C2O4为沉淀剂,用Sr,Ce和Sm的硝酸盐为反应物,制备了Sr2CeO4:Sm的前驱体。将此前驱体烧结后,得到了Sm掺杂的Sr2CeO4白色荧光材料。其荧光光谱强度与烧结温度和Sm3+的掺杂浓度密切相关,当烧结温度为1 050℃以及Sm3+的掺杂浓度为1 mol%时,峰值为470 nm的宽带以及Sm3+在608和654 nm的线谱发射最强。同直接在高温固相反应下得到的样品进行比较,其发射光谱强度大大提高。

Er^(3+):LiYF_4单晶生长与光谱特性

采用坩埚下降法在非真空密闭条件下生长出尺寸为φ9mm×68mm的1mol%Er3+:LiYF4单晶材料,测试了样品的折射率、透过光谱、吸收光谱、以及在980nm和792nm激光泵浦下的近红外和中红外荧光光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在LiYF4晶体材料中的强度参数(Ωt,t=2,4,6)、能级跃迁振子强度(fcal)、自发辐射跃迁几率(A)、荧光分支比(β)、辐射寿命(τrad)等光谱参数,讨论了其近红外和中红外的荧光特性.结果表明,在980nm和792nm激光泵浦下观察到了1.5μm近红外荧光和3.0μm中红外荧光,分别对应于Er3+:4I13/2→4I15/2和4I11/2→4I13/2跃迁,并分析了3.0μm中红外荧光强度较弱的可能原因.

Bi^(3+)或Sm^(3+)掺杂对NaGd(WO_4)_2∶Eu^(3+)荧光粉结构和发光性质的影响

采用水热法制备了白光LED用NaGd_(0.95-x)(WO_4)_2∶0.05Eu^(3+),x Bi^(3+)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)和NaGd_(0.95-y)(WO_4)_2∶0.05Eu^(3+),y Sm^(3+)(y=0,0.01,0.02,0.03,0.04)系列红色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及荧光分光光度计等表征手段分析了样品的物相结构、颗粒形貌以及发光性质。结果表明:少量离子掺杂对NaGd(WO_4)_2的晶体结构影响较小,样品均为四方晶系、白钨矿结构的纯相;颗粒形貌呈四方盘状,且粒度均匀,分散性良好,Bi^(3+)或Sm^(3+)的引入使颗粒尺寸由原来的4μm分别增加至5μm和6μm。该系列荧光粉均可被近紫外光(394 nm)有效激发,其最强发射峰位于614 nm处,归属于Eu^(3+)的5D0→7F2电偶极跃迁。掺杂适量的Bi^(3+)或Sm^(3+)可有效提高NaGd_(0.95)(WO_4)_2∶0.05Eu^(3+)荧光粉的发光强度和红光的色纯度,其中Sm^(3+)的引入对其影响更为明显。

Na^+掺杂对LiYF_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)上转换发光性能的影响

上转换发光材料由于低的发光效率,限制了其在太阳电池中的实际应用。为解决此问题,采用溶剂热法制备了LiYF4∶Er3+/Yb3+上转换发光颗粒,在LiYF4基质中引入Na+来打破Er3+周围晶体场的对称性,增强其发光性能。研究了Na+掺杂对LiYF4∶Er3+/Yb3+的结构、形貌及其发光的影响。结果表明:掺杂的Na+可以裁剪Er3+周围的晶体场,当Na+摩尔分数为15%时,得到了较大的发光增强,绿光和红光发射分别获得4.2倍和2.9倍的增强。Er3+周围晶体场对称性的降低和材料中OH基团的减少是其发光增强的主要原因。

高分子凝胶法合成YPO4:Sm^(3+)纳米荧光材料的结构与光学性能

采用高分子网络凝胶法合成Sm3+掺杂YPO4纳米荧光材料,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和荧光光谱等对合成产物的晶体结构、颗粒尺寸、形貌和光学性能进行分析与测试,并研究Sm3+掺杂浓度(n(Sm)/n(Y+Sm))的影响。结果表明,采用高分子网络凝胶法合成的YPO4:Sm3+为单一的四方晶系磷钇矿结构的YPO4晶体,颗粒尺寸约为20 nm。其激发光谱在405 nm处有一最强激发带,属于Sm3+的6H5/2-4K11/2跃迁,发射光谱在603 nm处有一最强峰,属于Sm3+的4G5/2-6H7/2跃迁。激发和发射光谱测试结果表明,Sm3+掺杂YPO4荧光材料可以被405 nm波长的光有效地激发,发射出强烈的Sm3+特征橙红色光。当Sm3+掺杂浓度高于2%时观察到浓度猝灭现象,浓度猝灭机理为电多极-电多极相互作用。

NaY(WO_4)_2∶Sm^(3+)晶体的生长与上转换发光

用Czochralski法生长了高光学质量、大尺寸的NaY(WO4 ) 2 ∶Sm3 + 单晶。测量了晶体在室温下的吸收谱 ,对跃迁的能级进行了指认。在 94 6nm泵浦下测量了晶体的上转换荧光发射谱。研究了NYW晶体中Sm3 + 上转换发光的机制。

M_5(PO_4)_3F (M=Ca,Sr,Ba)中Sm^(3+)的电荷迁移态及Sm^(3+)和Eu^(3+)的电荷迁移能量关系(英文)

采用高温固相反应合成了M_5-2xSm_xNa_x(P_O4)_3F(M=Ca,Sr,Ba)荧光体,研究了其在真空紫外-可见光范围的发光特性。发现在Ca_5(P_O4)_3F中Sm^3+的电荷迁移带约在191nm,在Sr_5(P_O4)_3F中约在199nm,而在Ba_5(P_O4)_3F中约在204nm,随着被取代碱土离子半径的增大电荷迁移能量逐渐减小。比较了M_5(P_O4)_3F(M=Ca,Sr,Ba)中Sm)~3+和Eu^3+电荷迁移能量的关系。

非真空密闭条件下的Ce3＋：LiYF4晶体生长

本文报道了氟化物激光晶体Ce3+∶LiYF4的坩埚下降法生长工艺。以高纯氟化物LiF、YF3和CeF3为初始试剂,按照LiF∶YF3∶CeF3=51.5∶47.5∶1.0的物质的量比配料,经高温氟化处理合成严格无水的Ce3+∶LiYF4多晶料。将Ce3+∶LiYF4多晶料密封于铂坩埚中,添加少量聚四氟乙烯粉末,可避免氟化物熔体的氧化与挥发,从而在非真空条件下实现Ce3+∶LiYF4晶体的坩埚下降法生长,成功生长出尺寸达28 mm×70 mm的无色透明完整单晶。采用XRD、差热/热重分析、透射光谱和荧光光谱对Ce3+∶LiYF4单晶基本性质的进行表征。结果表明,该晶体在320~3000 nm区域内的光透过率达90%以上,晶体在297 nm处有一强吸收峰;荧光光谱显示晶体在紫外光区310nm、325 nm处有两个强发射峰。

微波促进稀土复合固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成乙酸环己酯

在微波辐射下,以稀土复合固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+为非均相催化剂,对环己醇与乙酸酐之间的酰化反应进行了研究.重点考察了催化剂用量、醇酐物质的量比、微波功率和辐射时间对乙酸环己酯收率的影响.实验结果表明,衔土复合固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+有着良好的催化活性,当乙酸酐的加入量为0.1 mol,醇酐物质的量比为2.4∶1.0,催化剂用量为反应物总量的1.0%,微波炉功率为385 W,辐射时间15 m in,在此优化条件下,乙酸环己酯收率可达95.3%,且催化剂重复使用6次仍保持较高活性.所得产品无色透明,具有很高的纯度,并对产品进行了折光率和红外光谱的表征.

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成己二酸二异辛酯的研究

以稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+为催化剂合成了己二酸二异辛酯,考察了影响酯化反应的因素。实验结果表明,稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+催化活性高、性能稳定,是一种优良的酯化催化剂。

LiYF_4晶体中Ho^(3+)离子真空紫外吸收光谱的理论解析

运用配位场理论方法获得了Ho3+离子低自旋4f95d组态的谱项和J-光谱多重态,根据电偶极跃迁选律合理地解析了LiYF4晶体中Ho3+离子在真空紫外区(120～160 nm)的吸收光谱,4个主要的吸收峰分别被归属为从基态(5I8)到Ho3+离子的低自旋4f95d组态的自旋允许跃迁。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成二芳基乙烷的研究

二甲苯和苯乙烯的混合物,在稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /Sm3 + 的催化下发生傅-克烷基化反应,合成二芳基乙烷。研究了催化剂的催化性能,同时考察了影响合成反应的因素。结果表明,稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /Sm3 + 具有催化性能高,性能稳定和连续催化活性基本保持不变的优点,而且生产过程简单,无腐蚀,无废水污染。

碱土金属离子对掺杂NaY(MoO_(4))_(2):Sm^(3+)上转换发光的影响

采用水热法合成了不同种类的二价碱土金属离子Re2+(Mg2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+)掺杂NaY(MoO4)2:Sm3+上转换荧光材料,通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、发射光谱,对合成样品的晶型结构、形貌和上转换发光性能进行研究。结果表明:碱土金属的掺杂可以通过Y3+格位和占据晶格间隙的方式进入基质晶格;在814nm近红外光上转换激发下,观察到NaY(MoO4)2:Sm3+565 nm处4G5/2→6H5/2能级跃迁的绿光发射峰,600 nm处4G5/2→6H7/2能级跃迁的橙光发射峰以及647nm处4G5/2→6H9/2能级跃迁的红光发射峰。掺杂碱土金属离子后的Re2+@NaY(MoO4)2:Sm3+晶型均与NaY(MoO4)2标准卡一致,颗粒更加均匀。掺杂Re2+(Mg2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+)后,上转换发光强度增强,分别可提高60%、70%、45%、60%,这是因为掺杂的Re2+离子替换了Y3+离子产生O2-空位,空位在电荷迁移耦合作用下作为敏化剂,向激活离子传递上转换能量。

Ho^(3+):LiYF_4晶体的中红外发光特性

用坩埚下降法制备了Ho3+离子掺杂的LiYF4单晶。测定了Ho3+:LiYF4晶体的偏振吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论分别计算了Ho3+:LiYF4晶体中Ho3+离子的有效强度参数Ω2,4,6、能级跃迁振子强度fexp和fcal、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β、辐射寿命τrad等光谱参数。测定了样品在640 nm光激发下的红外发射光谱,观测到由Ho3+离子的5I6→5I7跃迁所致的2.8～3μm中红外发光,以及在1.2μm(5I6→5I8)和2.0μm(5I7→5I8)处较强的荧光。Ho3+:LiYF4单晶样品的吸收峰线宽较宽,计算得到1.2μm和2.0μm的峰值发射截面分别达到0.20×10-20cm2和0.51×10-20cm2,同时测定了1 191 nm(5I6→5I8)和2 059 nm(5I7→5I8)发射的荧光寿命。研究结果表明:Ho3+:LiYF4晶体在2.0～3μm波段的中红外激光器中有较大的应用前景。

Efficient Near-Infrared Quantum Cutting in Tm3＋/yb3＋ Codoped LiYF4 Single Crystals for Solar Photovoltaic

Downconversion （DC） with emission of two near-infrared photons about 1000 nm for each blue photon absorbed was obtained in thulium （Tm3＋） and ytterbium （Yb3＋） codoped yt- trium lithium fluoride （LiYF4） single crystals grown by an improved Bridgman method. The luminescent properties of the crystals were measured through photoluminescence excitation, emission spectra and decay curves. Luminescence between 960 and 1050 nm from yb3＋： 2Fs/2--＋2FT/2 transition, which was originated from the DC from Tm3＋ ions to Yb3＋ ions, was observed under the excitation of blue photon at 465 nm. Moreover, the energy transfer processes were studied based on the Inokuti-Hirayama model, and the results indicated that the energy transfer from Tm3＋ to Yb3＋ was an electric dipole-dipole interaction. The max- imum quantum cutting efficiency approached with 0.49mo1% Tm3＋ and 5.99mo1% Yb3＋. increasing the energy efficiency of crystalline energy part of the solar spectrum. up to 167.5% in LiYF4 single crystal codoped Application of this crystal has prospects for Si solar cells by photon doubling of the high

发光二极管用荧光材料Sr_2CeO_4：Sm^(3+)的合成及其发光特性

以具有一维结构的Sr_2CeO_4化合物为研究对象、Sm^(3+)作为发光中心,探索了其作为LED用荧光材料的可能性.用高温固相法于1200℃、6h合成了Sr_2CeO_4:Sm^(3+)系列单相粉末样品,并研究了其发光性质.结果表明,在365nm激发下,从荧光光谱中可以看出存在从基质向稀土离子的能量转移.通过调节荧光材料Sr_2CeO_4:Sm^(3+)中稀土离子Sm^(3+)的掺杂浓度,可以调谐发光体的发光颜色,当Sm^(3+)离子浓度较小(<3%)时,体系发出很强的白光;当Sm^(3+)离子浓度较大(3%～15%)时,体系发出红光.测量了荧光材料的色坐标,发现Sr_2CeO_4:1%Sm^(3+)的色坐标是(0.334,0.320),接近于纯白色(0.33,0.33),可以作为一种新型的UV-LED用单一白色荧光材料.