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。

湖南省新田县富锶岩溶水矿物饱和指数特征,Sr^(2+)、SO_(4)^(2-)来源及开发潜力

【研究目的】湖南新田县发现大型富锶矿泉水田,然而锶元素来源及锶矿泉开发利用潜力研究相对薄弱,此外探究富锶岩溶水水化学特征及锶元素来源可为岩溶区寻找富锶地下水提供一定的理论支撑。【研究方法】通过开展水文地质调查,富锶地下水水化学指标检测分析,利用PHREEQC软件、水化学计量法、端元法、水文地质参数等揭示富锶岩溶水矿物饱和指数特征,Sr^(2+)、SO_(4)^(2-)来源及富锶地下水开发潜力。【研究结果】方解石在下降泉和机井中均主要处于饱和状态,白云石由下降泉中未饱和状态转为机井中的饱和状态,菱锶矿在机井中出现饱和状态,石膏在下降泉和机井中均为未饱和状态。下降泉中矿物饱和指数随泉水溶解性总固体增加而升高,两者呈较好的正相关关系,但在机井中两者相关性较差。下降泉SO_(4)^(2-)和大气降水SO_(4)^(2-)具有较好的拟合关系,根据Ca^(2+)、Mg^(2+)、Sr^(2+)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)化学计量关系,机井中SO_(4)^(2-)可能来源于石膏溶解。下降泉中Sr^(2+)主要来源于石灰岩中以类质同像置换钙的锶,机井中Sr^(2+)较大可能来源于含水层中菱锶矿。研究区85.2%水点的地下水符合国家生活饮用水卫生标准,超标水点多为单指标超标。经计算,枯水年富锶地下水天然补给资源量、可开采资源量和地下水资源潜力分别为3.83×10^(7)m^(3)/a、1.05×10^(7)m^(3)/a、7.28×10^(6)m^(3)/a。【结论】新田县富锶地下水中锶主要来源于泥盆系佘田桥组地层含锶矿物(类质同像置换钙的锶和菱锶矿)的溶解,富锶地下水资源量及资源潜力可观,具有较大的开发利用潜力与价值。

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。

Sr_2SiO_4∶Eu^(2+),Nd^(3+)的近红外发光及Eu^(2+)→Nd^(3+)能量传递

用高温固相法制备了Sr2SiO4:Eu2+,Nd3+发光材料,研究了样品中Eu2+对Nd3+的近红外发光敏化。发现Sr2SiO4基质中Eu2+的存在可以大大增强Nd3+的特征近红外发光。通过对样品中不同位置Eu2+荧光激发和发射光谱、荧光寿命以及Nd3+荧光光谱的研究,对Eu2+向Nd3+能量传递的机理进行了分析。在Sr2SiO4中,处于激发态的Eu2+(Ⅱ)可以通过非辐射能量传递过程有效传能给Nd3+,从而直接敏化Nd3+的近红外发光。而处于激发态的Eu2+(Ⅰ)可首先传能给Eu2+(Ⅱ),再进一步通过能量传递敏化Nd3+的近红外发光。

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。

Sr2SiO4：Eu^3＋荧光粉的燃烧法制备及其发光性能的研究

利用H3BO3作为助熔剂、尿素为燃料,采用燃烧法成功制备了发光性能良好的Sr2SiO4:Eu3+红色荧光粉,通过X射线衍射和荧光分光光度计对样品进行了表征。实验结果表明:Sr2SiO4:Eu3+荧光粉的衍射峰发生了偏移,晶格常数减小,Eu3+的加入使得晶格发生了收缩;同时发现H3BO3的加入有利于α′-Sr2SiO4纯相的形成和(211)晶面的生长;选择H3BO3(1%,2%,3%,5%(质量分数))做助熔剂,有效地提高了Sr2SiO4:Eu3+荧光粉的发光强度;H3BO3用量从1%增加到3%时,位于5D1→7F3跃迁的587 nm的发射峰和5D0→7F2跃迁的622 nm的发射峰逐渐增强。

Sr_2SiO_4:Eu^(3+)发光材料的制备及其光谱特性

采用溶胶-凝胶法制备了Sr2SiO4:Eu3+发光材料.测量了Sr2SiO4∶Eu3+材料的激发与发射光谱,发射光谱主峰位于618nm处;监测618nm发射峰时,所得激发光谱主峰分别为320、397、464和518nm.研究了Sr2SiO4∶Eu3+材料在618nm的主发射峰强度随Eu3+浓度的变化情况.结果显示,随Eu3+浓度的增大,发射峰强度先增大;当Eu3+浓度为7%时(x),峰值强度最大;而后随Eu3+浓度的增大,峰值强度减小.在Eu3+浓度为7%的情况下,研究了电荷补偿剂Li+的掺杂浓度(x(Li+))对Sr2SiO4∶Eu3+材料发射光谱强度的影响.结果显示,随x(Li+)的增大,材料发射光谱强度先增大后减小,当x(Li+)为8%时,峰值强度最大.

MgO对Sr_2SiO_4∶Eu^(2+)荧光粉发光性质的影响

通过在Sr2SiO4∶Eu2+荧光粉中加入MgO,提高了Sr2SiO4∶Eu2+荧光粉的蓝光和黄光发射带的发射强度,研究了MgO浓度对Sr2SiO4∶Eu2+荧光粉发光强度的影响。当Mg与Si的量比在1.0附近时,荧光粉的亮度较高,且发光颜色为白色。通过调节Sr2SiO4∶yEu2+,MgO荧光粉中Eu2+的掺杂浓度,可以调节荧光粉的发光颜色。用Sr2SiO4∶Eu2+,MgO和400 nm的InGaN管芯制备的白光LED,色坐标优于α'-Sr2SiO4∶Eu2+和β-Sr2SiO4∶Eu2+荧光粉制成的白光LED,显色指数和流明效率高于β-Sr2SiO4∶Eu2+和α'-Sr2SiO4∶Eu2+制成的白光LED。

纳米Sr_2SiO_4:Eu^(3+)荧光粉的燃烧法合成及光谱性质

利用快速燃烧合成方法制备了Sr2SiO4:Eu3+纳米材料。用X射线粉末衍射、扫描电镜、稳态激发与发射光谱、高分辨发射光谱、位置选择激发光谱和发光衰减等测量对材料的结构、形貌和光致发光性质进行了研究。分析结果表明,通过二甲酰肼的快速燃烧,在800℃条件下反应3 min即可制得颗粒尺寸在80～100nm左右的α-Sr2SiO4:Eu3+纳米材料,在紫外线激发下,所合成的样品具有良好的发光性能。由于纳米材料中表面格位的存在,Eu3+的局域环境变得十分复杂,其发光寿命与体材料相比有明显的下降,并且发光衰减呈现由单指数衰减向双指数衰减转变的趋势。

Sr_5SiO_4Cl_6∶Eu^(2+)蓝白色荧光粉的发光特性研究

采用高温固相法合成了Sr5SiO4Cl6∶Eu2+荧光粉。该荧光粉在近紫外360 nm激发下,出现了峰值位于454 nm稍不对称的发射峰,对其进行Gaussian曲线拟合,分解得到了451和470 nm两个明显的发射峰。利用Van Uitert公式讨论了晶格环境对Eu2+发光中心能量状态的影响,得出451和470 nm发射峰为Eu2+分别占据九配位和八配位的Sr2+格位跃迁产生的。研究了烧结温度以及Eu2+含量对荧光粉发光强度的影响。

白光LED用新型红色荧光粉Li_2SrSiO_4:Eu^(3+)的合成及性质

以金属硝酸盐为原料,正硅酸乙酯为硅源,采用凝胶-燃烧法合成了新型红色荧光粉Li2SrSiO4:Eu3+,用红外分光光度计、X射线粉末衍射仪、荧光分光光度计等手段研究了该荧光粉的形成过程、结构及发光性能。结果表明:凝胶燃烧所得前驱物在700℃焙烧3h即得目标产物Li2SrSiO4:Eu3+,其晶体结构属六方晶系,空间群为P3121,晶胞参数:a=0.5012nm,c=1.2360nm;激发光谱为一宽带,最大激发峰位于396nm处;最强的发射峰位于618nm处,是典型的Eu3+的5D0→7F2跃迁导致的;当Eu3+掺杂摩尔分数x在0.04~0.24的范围内时,随Eu3+浓度的增加,发光强度逐渐增强,无浓度猝灭现象发生。由于该荧光粉能够有效吸收396nm附近的近紫外光,因此适合做350~410nm InGaN管芯激发的白光发光二极管用高亮度红色荧光粉。

电荷补偿对Sr_2SiO_4∶Eu^(3+)材料光谱特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Sr2SiO4∶Eu3+发光材料.测量了Sr2SiO4∶Eu3+材料的激发与发射光谱,发射光谱主峰位于618nm处;监测618nm发射峰时,所得材料的激发光谱主峰分别为320nm、397nm、464nm和518nm.研究了Sr2SiO4∶Eu3+材料发射峰强度随电荷补偿剂Li+、Na+和K+掺杂浓度的变化情况.结果显示,随电荷补偿剂浓度的增大,材料发射峰强度均表现出先增大后减小的趋势,但不同电荷补偿剂下,材料发射峰强度最大处对应的补偿剂浓度不同,补偿剂Li+、Na+和K+的浓度分别为8mol%、7.5mol%和7mol%.

Eu^(3+)、Gd^(3+)共掺杂Sr_2SiO_4荧光粉的液相沉淀合成及能量转移发光性能

采用液相沉淀法合成了钆单掺杂、铕单掺杂、钆-铕共掺杂的硅酸锶发光材料。用X-射线衍射(XRD)对其结构表征。利用荧光光谱(PL)方法对合成的样品进行发光性能表征。研究结果表明:在250nm紫外光为激发波长时,Eu^(3+)单掺杂Sr_2SiO_4∶0.04Eu^(3+)的发光光谱出现Eu^(3+)的5D0→7F1(584nm)、5D0→7F2(614nm)、5D0→7F3(626nm)跃迁发光峰,钆-铕共掺杂Sr_2SiO_4∶x Gd3+,0.04Eu^(3+)发光体系中,主要表现为Eu^(3+)离子的特征发射。探讨了在硅酸锶发光体中Gd^(3+)→Eu^(3+)能量传递的机理,主要为电偶极-电偶极相互作用。当改变Eu^(3+)离子的掺杂浓度时,样品表现为Eu^(3+)离子的特征发射,此时材料发橙色光。保持Gd^(3+)、Eu^(3+)离子掺杂浓度不变,K+作为电荷补偿剂,对材料发光强度影响很小。

三步煅烧制备Sr_2SiO_4:0.03Eu^(3+)基荧光粉及其发光性能的研究

采用三步煅烧固相法在相对较低温度条件下成功合成Sr_2SiO_4∶0.03Eu^(3+)红色硅酸盐荧光粉,且与传统的一步煅烧高温固相法(1 300℃)作对比,通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及荧光分光光度计(PL)等手段对样品进行测试表征.结果表明,在三步煅烧法的烧结温度为950℃时可以制备出纯度较高、颗粒尺寸较均匀且发光性能优良的Sr_2SiO_4∶0.03Eu^(3+)红色荧光粉.激发和发射光谱表明该荧光粉可被紫外光(394 nm)和蓝光(466 nm)有效激发,在5D0→7F2跃迁辐射的主要发射峰620 nm处发射的红光最强,强度远大于594 nm处的发射峰.其CIE坐标为(0.602 5,0.391 3),接近标准的红光坐标(0.67,0.33),在固态照明以及平板显示设备上具有潜在的应用价值.

Eu^(2+)在Sr_2SiO_4·SrCl_2材料中的发光特性

采用高温固相法制备了Sr2SiO4.SrCl2∶Eu2+荧光粉,并研究了材料的发光特性。X射线衍射结果显示,Sr2SiO4.SrCl2∶Eu2+材料是由SrCl2∶Eu2+和Sr2SiO4∶Eu2+构成的复合化合物。以320nm紫外光作为激发源,测得材料的发射光谱呈宽谱特征,覆盖350～600nm。在0.5%～2%范围增大Eu2+掺杂量时,位于蓝色光区域的发射峰位置没有变化,为403nm,处于长波方向的发射峰呈现出先红移、后蓝移的变化趋势,但两发射峰的强度均明显减小。监测两发射峰,所得结果分别对应SrCl2∶Eu2+和Sr2SiO4∶Eu2+材料的激发光谱,覆盖250～400nm。分析认为,材料的光谱分布及发射强度的变化与晶场环境及处于不同Sr2+格位上Eu2+间的能量传递等有关。

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。

掺杂铕硅酸锶Sr(Eu,Bi)SiO_3,Sr(Eu,Bi)_2SiO_4的发光及结构特性(英文)

用高温高压方法合成了Sr(Eu,Bi)SiO3,Sr(Eu,Bi)2SiO4.研究了高压对其结构及发光性能的影响.与用溶脑—凝胶法和常压高温法合成的产品相比较,常压制备的Sr(Eu,Bi)SiO3为六角结构,而在2.34—4.10GPa的合成压力下,未发现其结构相变.高压能显地改就样品的发光特性.其发光强度和相对量子发光效率降低,半宽明显增加,且伴有红移发生.发光强度的改变是压致晶场的变化引起的.

Sr_(2-x)Ca_xSiO_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)(0≤x<2)绿色长余辉发光材料的制备及发光性能

以分析纯SrCO_3、CaCO_3、SiO_2、Eu_2O_3、Dy_2O_3为原料,采用低温预烧-还原气氛高温固相反应法制备了Eu^(2+)、Dy^(3+)共掺杂Sr_(2-x)Ca_xSiO_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)(0≤x<2)陶瓷粉体,系统研究了Sr/Ca原子比、Eu、Dy掺量对所得粉体结晶特性、光致发光、热致发光、余辉性能的影响。结果表明,共掺杂粉体主晶相为斜方晶系α-Sr_2SiO_4,且随着Ca^(2+)浓度的增加,晶体结构发生畸变,衍射峰向高角度偏移。Dy^(3+)掺杂能够显著提高光致发光性能,最佳掺杂浓度为0.04mol%。从热释光与余辉分析表明,Ca^(2+)掺杂可引入新的陷阱能级,增强余辉发光,当Ca^(2+)掺杂浓度低于0.8%时,以Eu^(2+)取代Sr^(2+)的陷阱能级对余辉发光起主导作用;当Ca^(2+)掺杂浓度高于0.8%时,Eu^(2+)取代Ca^(2+)离子陷阱能级在余辉发光中起主导作用。

近紫外光激发的颜色可调Sr_2SiO_4:Gd^(3+),Tb^(3+),Eu^(3+)荧光粉的制备及其发光性能研究

采用液相沉淀法制备了近紫外光激发的颜色可调Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Tb^(3+)、Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Eu^(3+)和Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)荧光粉,利用XRD、SEM、荧光光谱以及色坐标分析研究了所制备荧光粉的结构、形貌和发光性能。XRD分析表明,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Tb^(3+)、Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Eu^(3+)和Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)荧光粉样品属单斜晶系。荧光光谱分析表明,Sr_2SiO_4:Gd^(3+),Tb^(3+),Eu^(3+)的激发光谱包括200~300nm的宽带吸收峰和Tb^(3+)、Eu^(3+)的系列吸收峰。在243nm、354nm紫外光激发下,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Tb^(3+)的发射光谱由Tb^(3+)的~5D_4→~7F6(490nm,蓝绿光)、~5D_4→~7F_5(548nm,绿光)和~5D_4→~7F4(588nm,黄光)跃迁发射峰组成。在243nm、364nm紫外光激发下,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.06Eu^(3+)的发射光谱由Eu^(3+)的~5D_0→~7F_1(591nm,橙光)、~5D_0→~7F2(614nm,红光)、~5D_0→~7F_3(652nm,红光)跃迁发射峰组成。在243nm、252nm、364nm紫外光激发下,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)的发射光谱由Tb^(3+)的~5D_4→~7F_6(490nm,蓝绿光)、~5D_4→~7F_5 (548nm,绿光)、~5D_4→~7F_4(588nm,黄光)和Eu^(3+)的~5D_0→~7F_1(591nm,橙光)、~5D_0→~7F_2(614nm,红光)、~5D_0→~7F_3(652nm,红光)跃迁发射峰组成。色坐标分析表明,Sr_2SiO_4:0.06Gd^(3+),0.03Tb^(3+),0.03Eu^(3+)是很好的近紫外光激发的三色发光荧光粉。

Sr_2SiO_4:Eu^(2+)发光材料的燃烧法制备及其光谱特性

采用燃烧法制备Sr2SiO4:Eu2+发光材料。采用X线衍射仪、扫描电镜和荧光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光谱特性进行表征。研究结果表明:退火后样品的晶体结构属于正交晶系的α′-Sr2SiO4,掺杂Eu2+对晶体结构没有影响。荧光光谱测试表明:Sr2SiO4:Eu2+材料的激发和发射光谱均为宽带谱,激发和发射主峰分别为335 nm和493 nm,分别对应于Eu2+的4f7→4f65d1和4f65d1→4f7跃迁。随着点火温度的增加,激发和发射光谱强度均呈先增后降的变化。点火温度750℃时材料的激发和发射峰强度最大。随着Eu2+掺杂量的增加,Sr2SiO4:Eu2+材料的激发和发射强度均先增大,在掺杂0.01 mol Eu2+时达到最高值,而后随着Eu2+掺杂量的增大,激发和发射峰强度减小。制备的Sr2SiO4:Eu2发光材料有望用于白光LED领域。