Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)材料的发光性能和温度探测

通过高温固相法成功制备了一系列Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉,对其微观结构、形貌、发光特性和温敏特性进行了表征。Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉具有不同温度敏感性的双发射中心,分别来自于Bi^(3+)离子^(3)P_(1)→^(1)S_(0)跃迁和Mn^(4+)离子的^(2)E_(g)→^(4)A_(2g)跃迁。由于Bi^(3+)、Mn^(4+)离子的发光强度随温度变化的规律不同,利用该特性进行测温研究,在200~500 K范围内,该荧光粉的最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别达到0.027 K^(-1)和1.83%·K^(-1),并且观察到荧光粉的发光颜色由橙黄色逐渐变为紫红色。实验结果表明,Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉作为光学测温材料在温度探测方面有一定的潜力。

Bi^(3+)、Eu^(3+)共掺杂La_(4)GeO_(8)荧光粉的制备及可调发光

为了开发出高效稳定的单一基质白光发射荧光材料,本工作通过高温固相法成功合成了一系列La_(4)GeO_(8)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉样品,并通过X射线衍射、室温光谱、变温光谱等手段研究了实验样品的结构与发光性能。研究发现,Bi^(3+)离子在该结构中占据两种不同的格位(Bi^(3+)(Ⅰ)和Bi^(3+)(Ⅱ)),且在紫外光激发下呈现两个峰值分别在475 nm和620 nm的宽带发射。对于Bi^(3+)、Eu^(3+)共掺样品,由于Bi^(3+)(Ⅰ)与Eu^(3+)之间的竞争吸收、Bi^(3+)(Ⅰ)至Bi^(3+)(Ⅱ)以及Bi^(3+)(Ⅱ)至Eu^(3+)的能量传递作用,可实现蓝色至红色、橙红色至红色的可调发光。特别地,样品La_(4)GeO_(8)∶0.07Bi^(3+),0.06Eu^(3+)在313 nm光激发下可获得CIE值为(0.335,0.319)的优异白色发光。此外,该白光发射材料具有较佳的发光热稳定性,当温度升高至380 K时,发光积分强度仍然为室温的59%,表明其在白光二极管上具有潜在的应用价值。

Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对Cs_(3)DyCl_(6)钙钛矿光学性能的影响

A_(2)B′BCl_(6)双钙钛矿因其极强的空气稳定性、出色的光学性能而被应用于发光材料。以Cs^(+)作为A^(+)、Dy^(3+)替代Pb^(2+)、Cl^(-)作为卤素合成新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs_(3)DyCl_(6),以Sb^(3+)/Bi^(3+)作为激发剂掺杂,成功制备了非铅钙钛矿材料,研究了Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对钙钛矿发光特性的影响。结果表明:Cs_(3)DyCl_(6)是一种具有高效激发和宽带发射特性的基质,在不添加任何激发剂的情况下就能够发出蓝绿光。在Sb^(3+)掺杂下,材料的发光向黄光方向移动,随着Sb^(3+)掺杂浓度的继续提高,发光强度开始下降,最佳掺杂比例为5%;Bi^(3+)掺杂时的Cs_(3)DyCl_(6)光学性能与Sb^(3+)掺杂下非常相似,当Bi^(3+)掺杂比例为1%时,发光强度达到最大值,Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂能够有效地改善Cs_(3)DyCl_(6)的光学性能。

红色荧光粉CaWO_(4)∶Eu^(3+),Bi^(3+)的制备和光学性能的研究

本文采用高温固相法合成了一系列红色荧光粉CaWO_(4)∶Eu^(3+),Bi^(3+)。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计等手段,对样品的晶体结构、微观形貌、光学性能、能量传递方式、荧光寿命和热稳定性进行了表征。结果表明,当Eu^(3+)和Bi^(3+)的掺杂浓度分别为7%和2%时(摩尔分数),荧光粉红色发光(615 nm)最强,理论计算得到荧光粉的平均颗粒尺寸为50.27 nm,这与电子显微镜观察结果相符合。能量传递方式以电偶极-电四极相互作用为主,对CaWO_(4)∶7%Eu^(3+),yBi^(3+)(y=0~6%)系列荧光粉进行了荧光寿命测量,发现它们荧光寿命基本相同,都在0.56 ms左右。对CaWO_(4)∶7%Eu^(3+),2%Bi^(3+)荧光粉在不同温度下的光谱进行比较,并且计算相应的色度坐标,当温度升高时,色度坐标整体左移,发光强度有所变弱,但整体来说热稳定性较好。较好的热稳定性和明亮红光发射表明该荧光粉可以作为潜在商用红光荧光粉。

In^(3+)、Sb^(3+)、Bi^(3+)掺杂对双钙钛矿Cs_(2)NaDyCl_(6)发光性能的调控

A2B′BCl_(6)型双钙钛矿因其极强的空气稳定性和出色的光学性能而被应用于发光材料。使用Na离子替代式掺杂合成非铅体系钙钛矿材料Cs_(2)NaDyCl_(6),引入In^(3+)、Sb^(3+)和Bi^(3+)等掺杂元素对双钙钛矿Cs_(2)NaDyCl_(6)发光性能进行调控。结果表明:通过In^(3+)的掺杂,拓宽了材料的发射区间,进一步提高了其光学性能;Bi^(3+)掺杂能够使钙钛矿的发射光发生红移现象,Sb^(3+)掺杂可以使钙钛矿的发射光发生蓝移现象,Sb^(3+)和Bi^(3+)共同掺杂能够平衡钙钛矿在可见光区域的发射;在In^(3+)、Sb^(3+)、Bi^(3+)三种元素的共同掺杂下,Cs_(2)NaDy_(0.445)In_(0.445)Cl_(6)∶0.1Bi 0.01Sb成功实现了白光发射,在265 nm波长激发下,其CIE色坐标为(0.34,0.35),色温达到5314 K,显色指数高达94。

Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对Cs_(2)ADyCl_(6)(A=Li,Na,K)发光性能的影响

A2B′BCl_(6)型双钙钛矿因其极强的空气稳定性和出色的光学特性而被应用于发光材料。以Cs^(+)作为A^(+),Dy^(3+)替代Pb^(2+),Cl^(-)作为卤素制备新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs_(3)DyCl_(6),使用Li、Na、K离子替代式掺杂合成Cs_(2)ADyCl_(6)(A=Li,Na,K)非铅体系钙钛矿材料,通过掺杂Sb^(3+)/Bi^(3+)作为激发剂实现了不同发光性能的调控。结果表明:Cs_(2)NaDyCl_(6)发射曲线更加平滑且在蓝光与黄光区域均可实现发射,表现出优异的光学特性;通过Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂,双钙钛矿的光学特性得到显著提升,Na^(+)和Sb^(3+)的共同作用可以使钙钛矿材料发光产生蓝移,而Na^(+)与Bi^(3+)的共同作用则可以使其发光产生红移。

(Sr,Ba)_(2)LaAlO_(5)∶Bi^(3+)固溶体荧光粉的发光特性研究

通过高温固相法成功合成了一系列Sr_(2)LaAlO_(5)∶xBi^(3+)蓝色荧光粉,并通过等价阳离子取代,合成了一系列发光颜色可调的Sr_(2-y)Ba_(y)LaAlO_(5)∶0.02Bi^(3+)固溶体荧光粉。通过X射线衍射、发射光谱、激发光谱、荧光显微和量子产率测试对荧光粉的物相结构及发光特性进行表征,并分析了阳离子取代对发光特性的影响。在322 nm激发下,Sr_(2)LaAlO_(5)∶xBi^(3+)荧光粉的发射峰位于452 nm。在最优的Bi^(3+)掺杂浓度下,通过Ba2+取代Sr2+,发现Sr_(2-y)Ba_(y)LaAlO_(5)∶0.02Bi^(3+)荧光粉的发光在蓝绿色区域规律红移,荧光粉的光谱变化主要是由于晶体场劈裂和散射效应造成的。此外,随着激发波长增加,Sr_(2)LaAlO_(5)∶0.02Bi^(3+)荧光粉发射光谱逐渐红移,表明Bi^(3+)占据不同的阳离子位点,形成多个发光中心。得益于多激发和多发射的发光特性,制备的Sr_(2-y)Ba_(y)LaAlO_(5)∶0.02Bi^(3+)固溶体荧光粉可以成为防伪应用中的潜在候选材料。

Bi^(3+)掺杂无铅双钙钛矿Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)的发光性质

现需开发一种低耗能、绿色环保制备双钙钛矿荧光粉的工艺,并将其他金属离子掺入该基质,获得一种高量子效率的新型发光材料.本文采用微波固相法制备了Bi^(3+)掺杂无铅双钙钛矿Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)荧光粉,该方法无需配体辅助,绿色环保.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对晶体结构和形貌进行表征,并通过激发光谱、发射光谱和时间分辨光谱以及量子效率对其发光性能进行研究.结果表明:1)Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)为立方晶体,属于Fm3 m空间群,晶粒形貌为不规则颗粒;2)当Bi^(3+)的最佳掺杂浓度为0.0013 mmol时,Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)材料发射中心波长为562 nm,平均荧光寿命达到2.60μs,量子效率达到45.28%;3)当Bi^(3+)离子浓度超过0.0013 mmol时,会产生明显的浓度猝灭效应,主要是因为Bi^(3+)离子之间电四极-电四极(q-q)相互作用;4)Cs_(2)Ag_(0.6)Na0_(.4)InCl_(6)掺杂Bi^(3+)荧光粉的色度坐标(CIE)位于黄光区域,是一种具有潜在应用价值的暖白光LED用黄色荧光粉.

非稀土激活耐高温蓝紫色Zn_(3)B_(2)O_(6)∶Bi^(3+)荧光粉的发光特性研究

完全人工光控植物生长技术的快速发展对光源的要求精益求精,发光强度高、热稳定性良好的蓝紫色荧光粉是植物生长的关键材料。本文采用固相法合成了非稀土Bi^(3+)激活耐高温蓝紫色Zn_(3)B_(2)O_(6)∶xBi^(3+)(0≤x≤0.03)荧光粉。X射线衍射和能谱分析结果表明Bi^(3+)成功进入Zn_(3)B_(2)O_(6)基质晶格。荧光光谱观察到Zn_(3)B_(2)O_(6)∶xBi^(3+)荧光粉在430 nm(3P1~1S0)处呈现窄带蓝紫光,半峰全宽仅为56 nm,最佳Bi3+掺杂浓度为0.02。依据激发光谱峰形和寿命衰减行为,证明了Bi^(3+)在Zn_(3)B_(2)O_(6)基质中仅占据Zn格位。另外,Zn_(3)B_(2)O_(6)∶0.02Bi3+荧光粉发射光谱在423 K下的发射峰强和积分面积均为室温下的85%,表明该样品具有优良的热稳定性和潜在的高温器件应用。Zn_(3)B_(2)O_(6)∶0.02Bi^(3+)的发射光谱分别占叶绿素a/b吸收光谱(370~525 nm)的70.4%和84.6%,表明该合成蓝紫色荧光粉在植物生长领域的潜在应用。

NaTaO_3及NaTaO_3∶Bi^(3+)光催化剂的光致发光光谱研究

采用光致发光光谱技术对一系列不同条件下制备的NaTaO3及不同掺杂量的NaTaO3∶Bi3+进行了研究.结果表明,NaTaO3的发光性质与其制备条件密切相关在钠离子不足的条件下合成的样品,其发光带主要位于515和745nm左右;而在钠离子充足条件下合成的样品,其发光带位于460nm左右,随着n(Na)/n(Ta)的降低,发光带向长波长方向移动;掺入Bi3+之后,其发光峰由515nm移至455nm,随着Bi3+掺入量的增加,455nm的发光带强度减弱.515nm的发光带与替位缺陷Ta.N.a..相关;745nm的发光带与VN`a缺陷相关;而460nm的发光带与本征TaO6基团相关.将Bi3+掺入到钽酸钠样品,TaN..a..由BiN..a替代,相应的发光带向高的n(Na)/n(Ta)方向移动,从而呈现出本征TaO6基团的发光带.

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。

Al^(3+)掺杂对Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+)蓝色荧光粉发光性能的影响

文章通过高温固相法成功制备出了Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+),Al^(3+)系列荧光粉,其发射峰位于420 nm,对应Bi^(3+)离子的6s→6p跃迁。采用Al3+离子替代的实验策略,优化了荧光粉的发光性能。发现Al3+离子的掺入使晶体颗粒分布均匀,荧光粉的发射强度增强,量子效率有效提高、荧光寿命减小。通过高斯拟合分析Bi^(3+)离子在该荧光粉中的格位占据情况发现Bi^(3+)离子占据两种不同Ca^(2+)的格位,而Al^(3+)离子的掺入,减小Bi3+离子发光中心之间的临界距离,以及促进Bi^(3+)离子格位-格位之间的能量转移,导致荧光粉的临界浓度减小。通过色坐标计算表明荧光粉的色纯度也有效提高。研究表明,阳离子替代的实验策略能够成功优化荧光粉的发光性能,在促进植物光合作用的LED照明器件中具有潜在应用价值。

电荷补偿对Ba_(2)ZnGe_(2)O_(7)∶Bi^(3+)荧光粉发光性质的影响

采用高温固相法制备了2个系列的荧光粉样品:Ba_(2-x)ZnGe_(2)O_(7)∶xBi^(3+)(系列Ⅰ)和Ba1.994-yKyZnGe_(2)O_(7)∶0.006Bi^(3+)(系列Ⅱ)。X射线衍射(XRD)测试结果表明,少量Bi^(3+)、K^(+)的掺杂不会明显改变材料的物相结构。样品的荧光光谱测试结果表明,虽然2个系列样品的发光光谱都随组成成分变化有少量变化,但发光颜色基本上均为黄绿色。在358 nm的激发下,荧光粉的发射光谱呈现一个峰值在500 nm的宽发射带,归属于^(3)P_(1)→^(1)S_(0)能级跃迁。在500 nm监测下,荧光粉的最强激发峰位于358 nm,归属于^(1)S_(0)→^(3)P_(1)能级跃迁,此外还有一个位于320 nm的肩峰归属于O^(2-)-Bi^(3+)电荷转移带。系列Ⅰ样品的光谱数据结果指出,Bi^(3+)的最佳掺杂量x为0.006。在该基质中,Bi^(3+)掺杂取代Ba_(2+)属于不等价取代,会在晶格中产生Ba_(2+)空位或间隙O^(2-),对材料的发光强度产生负面影响。对此,采用K^(+)与Bi^(3+)协同掺杂起到电荷补偿的作用,填补Ba_(2+)空位或捕获间隙O^(2-)缺陷。空位被填补或间隙被捕获均减少了晶格畸变,从而使发光强度明显提高。系列Ⅱ样品的光谱数据表明,完全电荷补偿的荧光粉样品相比于没有掺K^(+)的样品,其发光强度提高了约2.5倍。

Bi^(3+)和Eu^(3+)在Ca_2SiO_4中的发光和能量传递

用高温固态反应合成了Ca_2SiO_4:Bi^(3+),Ca_2SiO_4:Eu^(3+)和Ca_2SiO_4:Eu^(3+),Bi^(3+)发光体。讨论了不同掺杂量和掺杂种类时Bi^(3+)对Eu^(3+)的~5D_0-~7F_1,~5D_0-~7F_2发射的影响规律。实验发现,Ca_2SiO_4:Bi^(3+)在紫外线激发下发出明亮的蓝色光,Ca_2SiO_4:Eu^(3+),Bi^(3+)中的Bi^(3+)能将激发能传递给Eu^(3+),使Eu^(3+)的~5D_0-~7F_1和~5D_0-~7F_2两种跃迁都大大加强,同时,Bi^(3+)也发出鲜艳的紫色光。

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。

Bi^3＋激活的Sr2SiO4材料发光特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了Sr2SiO4∶Bi3+发光材料。X射线衍射谱显示其为纯相的Sr2SiO4晶体。测量了Sr2SiO4∶Bi3+材料的激发与发射光谱,结果显示,材料的发射光谱为一单峰宽带,主峰位于441nm处;监测441nm发射峰,所得材料的激发光谱为一主峰位于376nm处的单峰宽带。研究了Bi3+掺杂浓度对Sr2SiO4∶Bi3+材料发射光谱的影响,结果显示,随Bi3+掺杂浓度的增大,Sr2SiO4∶Bi3+材料的发射光谱峰值强度表现出先增大后减小的趋势,在Bi3+掺杂物质的量浓度为3%时,可获得最大的峰值强度。加入电荷补偿剂Li+、Na+和K+,均提高了Sr2SiO4∶Bi3+材料发射光谱峰值强度,其中以加入Li+的情况最明显。

Bi^(3+)掺杂对YVO_4:Yb^(3+)近红外发光的敏化作用

用主温固相法合成了Yb^(3+)、Bi^(3+)共掺的YVO_4,研究了Bi^(3+)的掺入对YVO_4:Yb^(3+)发光光谱的影响和近红外发光的敏化作用.X射线衍射图谱研究表明:掺入Yb^(3+)、Bi^(3+)之后,基质YVO_4的晶格结构没有发生明显变化.Bi^(3+)的掺入不仅显著增强了样品中Yb^(3+)的特征远红外发光强度,还使YVO_4:Yb^(3+)激发光谱的范围红移,当Bi^(3+)掺入的摩尔分数从0增加到0.05时,样品的最强激发峰位置从335nm红移至352 nm,激发光谱范围由300-360 nm扩宽至300-430 nm.优化的Bi^(3+)掺入量为0.03.初步讨论了VO_4^(3-),Bi^(3+)Yb^(3+)间的能量传递机理.结果表明Bi^(3-)的共掺使YVO_4:Yb^(3+)样品对长波紫外光的响应性能大大改善,作为一种基于量子剪裁的光谱转换材料,可以更好地匹配太阳光的能量谱,有助于提高硅太阳能电池的光电转换效率.

Bi^(3+)Cl^--H_2O系热力学平衡

运用同时平衡原理和质量平衡原理对Bi3+ Cl- H2 O体系进行了热力学分析和计算 ,在此基础上绘制了Bi3+ Cl- H2 O体系在 2 5℃下的各种沉淀物的平衡浓度对数 pH图 ,分析确定了各种固相沉淀物稳定存在的pH范围。结果表明 ,溶液中铋离子和硝酸根离子的浓度及溶液的 pH值是影响各固相稳定存在的重要参数。由热力学图得出 ,可以直接从溶液中沉淀Bi2 O3。

Bi^(3+)改善MnO_2可充性的作用机理

γ MnO2和δ MnO2由于在充放电过程中生成尖晶石结构的电化学惰性物质而不具有可充性。掺杂了Bi3+化合物的MnO2的可充性则得到明显改善。Bi3+改善MnO2可充性的作用机理可能在于四个方面:支持晶格,使得质子(H+)能够在晶格间自由流动;促进Mn3+中间产物的形成与沉积转化;Bi和Mn形成化合物以阻断形成尖晶石结构的3D聚合过程;对中间产物的吸附保护以阻止中间产物向尖晶石结构转化。

铌酸钇里Bi^(3+)敏化Tm^(3+)的近红外量子剪裁发光的浓度效应

寻找新能源为全球目前面临着的重要课题,其中最理想的新能源为太阳能。近红外量子剪裁发光方法可以把硅或锗太阳能电池响应不够灵敏的大能量光子成倍的转换成为太阳能电池响应灵敏的小能量光子,能够解决光谱失配的问题,较大幅度的提高太阳能电池的效率。很有意义。报道了掺Tm^(3+)Bi^(3+)的铌酸钇磷光粉样品材料的近红外量子剪裁发光的浓度效应。通过测量激发谱与发光谱,发现Tm_(0.058)Bi_(0.010)Y_(0.932)NbO_4有很强的1 820.0 nm近红外量子剪裁发光;进一步的分析发现,它们是由交叉能量传递过程导致的多光子量子剪裁发光;还发现了有着很强的Bi^(3+)对Tm^(3+)的敏化近红外量子剪裁发光,302.0 nm光激发导致的Tm_(0.058)Bi_(0.010)Y_(0.932)NbO_4相对Tm_(0.058)Y_(0.995)NbO_4的1820.0 nm近红外量子剪裁发光的增强达到175.5倍。该结果对探索多光子近红外量子剪裁锗太阳能电池比较有意义。