Sr_(0.5)Zr_(2)(PO_(4))_(3)-(Ce,Sm)PO_(4)复相陶瓷核废物固化体的制备及化学稳定性

为同时固化高放废物中的模拟放射性核素Sr、Ce和Sm,采用一步微波烧结工艺成功制备了Sr_(0.5)Zr_(2)(PO_(4))_(3)-(Ce,Sm)PO_(4)复相磷酸盐陶瓷固化体,采用XRD、Raman、SEM-EDS和密度表征研究了其物相组成、微观结构以及致密性,并利用PCT法评估了化学稳定性。结果表明:Sr_(0.5)Zr_(2)(PO_(4))_(3)相和(Ce,Sm)PO_(4)独居石相兼容性好,两相间不发生相互反应;所制备的复相陶瓷固化体晶粒尺寸小,相对密度高于96%,改变Sm/Ce比对固化体的微观结构和致密性无明显影响;PCT测试结果表明Sr、Ce和Sm的元素归一化元素浸出率都较低,与单相磷酸盐陶瓷固化体相比,复相磷酸盐陶瓷固化体具有较为优异的化学稳定性。

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。

816nm光激发下Sm^(3+)掺杂NaY(WO_4)_2上转换发光性能的研究

通过水热法合成出NaY(WO_4)_2∶Sm^(3+)上转换荧光粉。该荧光粉性质通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、激发光谱以及发射光谱来表征。探讨了Sm^(3+)浓度及退火温度对NaY(WO_4)_2∶Sm^(3+)晶体结构、形貌和发光性能的影响。在Sm^(3+)浓度为1.2%,800℃退火条件下合成的样品具有最佳发光性能。利用816nm光激发NaY(WO_4)_2∶Sm^(3+),观察到了563nm处绿光,606nm处橙光以及647nm处的红光发射峰。它们分别来自于Sm^(3+)的~4 G_(5/2)→~6 H_(5/2)、~4 G_(5/2)→~6 H_(7/2)、~ G_(5/2)→~6 H_(9/2)能级跃迁。

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+):NaY(WO_4)_2激光拉曼晶体的生长与性能表征

采用提拉法(CZ法)生长出了Sm3+:NaY(WO4)(2简称Sm3+:NYW)单晶,给出晶体的较佳生长工艺:晶体沿[100]生长,转速为15—20r/min,提拉速度为1.0—2.0mm/h,分五个程序退火。TG-DTA分析得到晶体的熔点为1203℃。通过等离子体发射光谱仪检测晶体中稀土元素Sm3+的含量。另外,测量了室温下250—2000nm范围内的吸收和透过光谱以及在405nm激发下的上转换荧光发射谱。结果表明:Sm3+:NYW晶体具有易于生长、分凝系数高、吸收峰强、吸收带宽等优点,在LD泵浦的激光器中将具有较好的应用前景。

NaY(WO_(4))2∶Sm^(3+)粉末的制备及荧光性能

以柠檬酸三钠为结合剂,采用水热法结合高温烧结两步法制备了一系列NaY_(1-x)(WO_(4))2∶xSm^(3+)(x=0、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030)粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和荧光性能(PL)对粉末的相结构、形貌、成分以及发光性能进行了表征。研究结果表明,所合成粉末为NaY(WO_(4))2的纯相,属四方晶系白钨矿结构,其形貌为3D花形。在405 nm的光激发下,NaY(WO_(4))2∶Sm^(3+)粉末在600 nm处具有最高的荧光强度,对应于Sm^(3+)的^(4)G_(5/2)→^(6)H_(7/2)磁偶极跃迁,观察到橙红光发射,且Sm^(3+)最佳掺杂摩尔分数为0.015时,粉末显示出最强的荧光发射强度。

NaY(WO_4)_2∶Eu^(3+)/Tb^(3+)/Tm^(3+)白色荧光粉的制备与发光性能

采用溶剂热法合成了一种单一相白色荧光粉NaY(WO4)2∶Eu3+,Tb3+,Tm3+。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)对制备的系列样品的物相、形貌和荧光性质进行了表征。结果表明:在荧光粉NaY(WO4)2∶x%Eu3+,4%Tb3+,1%Tm3+(x=5,10,15,20)中,随着Eu3+掺入量的增加,发光从绿光区进入白光区。同时观察到Tb3+到Eu3+的有效能量传递。

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。

白光LED用K_2Ba(WO_4)_2∶Sm^(3+)红色荧光粉的制备与表征

采用高温固相法合成了一种新型K2Ba(WO4)2∶x Sm3+红色荧光粉。通过XRD、SEM和荧光分光光度计对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究。结果表明:该荧光粉具有三方晶系结构,在402 nm处有较强的激发峰,与近紫外LED芯片相匹配。在402 nm激发下,出现了Sm3+的4G5/2→6HJ(J=5/2,7/2,9/2,11/2)的特征跃迁,最强峰位于602 nm处,对应于Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁。Sm3+的最佳掺杂量为x=0.02,且Sm3+之间的临界距离为2.776 nm,浓度猝灭的机理为电偶极-电偶极相互作用。

Yb^(3+)/Tm^(3+)掺杂的NaY(WO_4)_2纳米晶的制备及发光特性

以聚乙二醇为配位剂,用水热法制备出纳米级上转换发光粉Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2。研究了不同cYb/cTm对上转换发光强度的影响,实验表明当cYb/cTm=5∶1时,上转换发光强度最强。用XRD,SEM确定了Yb3+和Tm3+共掺杂的NaY(WO4)2是四方晶系,其粒径在25~35 nm范围,且分散均匀。用980 nm半导体激光器(LD)对其进行激发,在室温下观察到了365 nm附近紫外发射峰、456 nm,476 nm附近的蓝光发射峰和648 nm附近的红光发射峰,分别对应于Tm3+离子的1D2→3H6,1D2→3F4,1G4→3H6和1G4→3F4的跃迁。根据泵浦功率与发光强度的关系得出紫外发射峰、蓝光和红光发射均为双光子过程。

球形NaY(MoO_4)_2∶Sm^(3+)荧光粉的合成及荧光性能研究

以水热法合成了球形NaY(MoO_4)_2∶Sm^(3+)红色荧光粉,通过X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、光致荧光光谱(PL)进行表征,考察荧光粉的晶相、形貌及发光性能。研究了Sm^(3+)掺杂浓度对发光性能的影响,通过调节体系酸度对样品形貌进行控制。实验结果表明:180℃水热反应20h,pH=7.0时控制合成出规则球形NaY(MoO_4)_2粉体,当Sm^(3+)的摩尔掺杂量为4%时,发射峰强度达到最大,继续增加Sm^(3+)浓度,其发射峰强度减弱,出现了浓度猝灭效应。

大尺寸优质激光晶体Nd^(3+)/Yb^(3+):NaY(WO_4)_2的生长和性能研究

采用提拉法生长了尺寸为Φ25 mm×100 mm的大尺寸Nd3+与Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体。对晶体的生长习性进行了讨论,利用XRD对晶体进行了相分析。测试了晶体的热膨胀特性,得到了主轴方向的热膨胀系数,测得沿c轴的膨胀系数大约为a轴的两倍。在室温下测试了Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体的吸收谱、荧光光谱和相关能级的荧光衰减,用标准与改进的J-O理论分析了吸收光谱与荧光光谱。结果表明,Yb3+掺杂的NaY(WO4)2晶体有着较好的光谱性能参数。采用氙灯泵浦Nd3+掺杂的NaY(WO4)2,实现了1.06μm波段786 mJ的激光输出,同时在LD泵浦下,采用LBO晶体倍频,实现了87 mW的激光输出,基频光光转换效率为25%,斜率效率为7.98%。

776nm近红外光激发下NaY(WO_4)_2:Dy^(3+),Ho^(3+)上转换发光粒子的光学特性

采用水热法制备出NaY(WO+4)+2:Dy^(3+),Ho^(3+)上转换荧光材料。通过X线粉末衍射、扫描电子显微镜、激发光谱以及发射光谱对该材料特性进行表征。研究Dy^(3+)与Ho^(3+)的掺杂比例及退火温度对上转换发光效果的影响,并确定了最佳反应条件。探讨Dy^(3+)与Ho^(3+)的能量传递过程及上转换发光机制。研究结果表明:通过776 nm近红外光激发NaY(WO+4)+2:Dy^(3+),Ho^(3+),观察到Dy^(3+)的480 nm处蓝光发射峰以及577 nm处的黄光发射峰。其中蓝光主要来自于Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)跃迁,黄光由Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁产生。

NaY(WO_4)_2:Eu^(3+)红色荧光粉的水热法制备及其发光性能研究

采用水热法,在乙二醇:水=1:4的环境下制备出了NaY(WO4)2:Eu3+红色荧光粉,研究了体系pH值对粉体结构、形貌以及发光性能的影响.采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计(PL)对样品进行了表征.结果表明:在180℃下可以得到纯相结构的NaY(WO4)2:Eu3+荧光粉,反应体系的pH值对合成的粉体的形貌及发光性能有显著影响.

Eu^3+/Sm^3+共掺K2Gd(WO4)(PO4)荧光粉的发光性能及热稳定性研究

采用高温固相法制备了K_2Gd_(1-x-y)(PO_4)(WO_4):x Sm^(3+),y Eu^(3+)新型红色荧光材料,通过利用X射线衍射谱(XRD)、荧光光谱对其结构及发光性能进行了研究。结果表明,稀土离子S^(3+)的掺入没有改变荧光粉的晶相;样品的激发光谱在394 nm有很强的激发峰,与近紫外LED芯片匹配,且Eu^(3+)的~5D_0→~7F_2电偶极跃迁表现出616 nm有较好的红光发射,Eu^(3+)的最佳掺杂量(摩尔分数)为y=0.3;Sm^(3+)进入晶格后,激发峰明显增强和变宽,表明Sm^(3+)对Eu^(3+)的发光起到敏化作用;K_2Gd_(0.68)(PO_4)(WO_4)∶0.3Eu^(3+),0.02Sm^(3+)样品在150℃时发光强度仍为初始温度的78%,具有良好的热稳定性且色纯度高,是一种潜在的白光LED用荧光粉。

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。

NaY(Mo/WO_4)_2∶Eu^(3+)红色荧光粉的合成和发光性能

利用固相法合成了Eu^(3+)掺杂的NaY(Mo/WO_4)_2红色荧光粉,并用对所获得的样品进行了XRD和激发-发射光谱表征。研究发现随着Eu^(3+)掺杂量逐渐增加,发光强度随之变化。当Eu^(3+)掺杂浓度为30mol%,荧光粉具有最强的发光强度。荧光粉能被395 nm波长紫外光有效激发,发射光谱主要体现为Eu^(3+)的5D0→7F2电偶极跃迁的红光发射,因此适合于解决白光LED缺乏红光成分而导致的显色性差问题。研究发现适量的W^(6+)取代Mo^(6+),不但可以提高荧光粉的发光强度,而且有利于改善材料的色纯度。W^(6+)的最佳掺杂浓度为10at%。在395 nm激发下,NaY(Mo_(0.9)W_(0.1)O_4)_2∶Eu^(3+)荧光粉的色度坐标为(0.666,0.331),优于传统商业红色荧光粉Y_2O_2S∶Eu^(3+)。

Er^(3+)掺杂调控NaY(WO_4)_2:Dy^(3+)的上转换发光性能

采用水热法合成出Dy^(3+),Er^(3+)共掺杂NaY(WO_4)_2荧光粉。利用XRD和SEM对样品的晶体结构及形貌进行表征。研究了上转换发光性能和Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁的荧光衰减曲线,并讨论了Dy^(3+)→Er^(3+)的能量传递过程。结果表明:所有合成的样品均具有NaY(WO_4)_2四方相结构;加入聚乙二醇(PEG-2000)作为表面活性剂,可得到分散性良好的微米针状球;在780 nm近红外光激发下,观察到了480 nm蓝光、576 nm黄光、531 nm及554 nm绿光发射峰,其中蓝光和黄光分别来自Dy^(3+)的~4F_(9/2)→~6H_(15/2)与~4F_(9/2)→~6H_(13/2)跃迁,绿光发射由Er^(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁产生。通过研究荧光光谱和荧光衰减曲线,证实了Dy^(3+)→Er^(3+)的能量传递过程,且该能量传递的机制为电偶极–电偶极相互作用。通过调节NaY(WO_4)_2:1.0mol%Dy^(3+),xmol%Er^(3+)荧光粉中Er^(3+)的浓度,可实现由准白光到蓝光的转变。

Sm^(3+)掺杂NaLa(WO_(4))_(2)单一基质白光荧光粉制备及发光性能

单离子掺杂体系单一基质白光荧光粉可以有效克服紫外芯片+三基色荧光粉获得白光方案中颗粒分散性和沉降性不均的问题,克服荧光粉彼此间发光再吸收及三基色配比调控等问题.本文采用熔融盐法制备了Sm^(3+)离子单掺NaLa(WO_(4))_(2):x Sm^(3+)白光荧光粉.在紫外光激发下,WO_(4)^(2-)自激活发出的蓝绿光,与Sm^(3+)发射的绿光、黄光、橙光和红光混合得到了白光.在250 nm激发下,荧光粉会发出冷白光;在403 nm激发下会发出暖白光.随着Sm^(3+)掺杂浓度增加,相对色温逐渐降低.所制备的样品均为纯的四方相结构,晶粒形貌为不规则菱形薄片.通过分析实验数据确定Sm^(3+)离子间的能量猝灭类型为电偶极-电偶极作用.得到的NaLa(WO_(4))_(2):x Sm^(3+)荧光粉具有较高的稳定性,能被近紫外LED芯片有效地激发,可作为单离子掺杂单一基质白光荧光粉潜在候选.

绿色荧光粉Li_(4-3x)Sm_x(WO_4)_2微晶的制备及发光性能

采用固相法制备Li_(4-3x)Sm_x(WO_4)_2系列绿色荧光粉.通过SEM、XRD和FL对所得粉体形貌、结构和发光性能进行表征分析,考察了Sm3+含量对样品的形貌和发光性能的影响.结果显示:所有Li_(4-3x)Sm_x(WO_4)_2微晶样品均为四方晶系、白钨矿结构,该荧光粉可被蓝光(450 nm)有效激发,最强发射波长位于568 nm,获得高亮度绿光.随着x的增大,样品中Sm3+的568和664 nm两个特征发射峰的强度先增大后减小,当x=0.4时达到最大.