高热稳定性的SrAl2Si2O8∶Eu^2+荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了SrAl2Si2O8∶Eu^2+(SASO∶Eu^2+)系列荧光粉,详细研究了荧光粉的晶体结构、激发光谱、发射光谱以及热稳定性。结果表明,在337 nm激发下,发射光谱为一个非对称的宽带单峰,峰值波长404 nm,峰的半高宽约为53 nm,Eu^2+的最佳掺杂摩尔浓度为5%,根据Dexter理论,讨论了SASO∶Eu^2+荧光粉浓度猝灭是由于Eu 2+电偶极-电偶极之间的相互作用引起的。当加热到225℃时,SASO∶0.05Eu^2+荧光粉发光强度仍具有在初始室温下发光强度的97.4%,表明其具有优异的热稳定性。

溶胶-凝胶法合成蓝色荧光粉SrAl_2Si_2O_8:Eu^(2+)

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法以相应的硝酸盐和正硅酸乙酯(TEOS)为反应物在85℃水浴制得胶体,并将干燥后的胶体前驱物在较低温度(921℃)下还原制得蓝色发光材料SrA l2S i2O8∶Eu2+。分别以热重(TG)-差示扫描量热(DSC)、X射线粉末衍射(XRD)、光致发光(PL)对合成产物进行了表征。并深入研究了溶胶-凝胶法制备过程中的影响因素,如pH值、乙醇含量、柠檬酸含量等,确定了合成SrA l2S i2O8∶Eu2+的最佳条件。XRD分析表明,当金属离子与柠檬酸的量的比为1∶1,无水乙醇的量至少保证TEOS完全溶解于其中,溶液pH值为1.0~2.0时,可得到纯的SrA l2S i2O8六方物相。发光分析表明,产物在监测463 nm波长下的激发峰为327 nm,在394 nm激发下的发射光谱峰为468 nm。

核-壳结构SiO_2@SrAl_2Si_2O_8∶Eu^(2+)粒子的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法制备了核-壳结构SiO2@SrAl2Si2O8∶Eu2+粒子.经1000℃煅烧,在粒径约为350~400nm的单分散SiO2微球表面包覆了一层SrAl2Si2O8∶Eu2+.分别以X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光致发光(PL)对合成产物进行了表征.XRD结果表明,SrAl2Si2O8∶Eu2+包覆层为六方相结构;SEM分析表明,在进行包覆后,核-壳结构SiO2@SrAl2Si2O8∶Eu2+粒子仍然呈良好的单分散状态;TEM分析表明,核-壳结构粒子存在明显的包覆层,其厚度约为20~30nm;激发和发射光谱测试表明,Eu2+有效地掺入了SrAl2Si2O8基质中,并具有良好的发光性能,SiO2@SrAl2Si2O8∶Eu2+的激发光谱峰值在361nm,发射光谱峰值在441nm,为Eu2+5d-4f跃迁.

白光LED用SrAl_2Si_2O_8∶Eu^(2+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了SrAl2Si2O8∶Eu2+系列荧光粉,研究了灼烧温度以及助熔剂硼酸浓度和激活剂Eu2+离子浓度对发光性能的影响,研究了SrAl2Si2O8的微结构。结果表明,以3.0wt%H3BO3为助熔剂,在1250℃灼烧3h可制备发光性能优良的SrAl2Si2O8∶Eu2+荧光粉,Eu2+离子的最佳掺杂浓度为2.5mol%,Eu2+离子浓度过大时的浓度猝灭是由电偶极-电四极之间的相互作用引起的。SrAl2Si2O8∶Eu2+的激发和发射光谱均为宽带谱,在280～380nm光的激发下,可发射峰值波长位于429nm的蓝色光。

白光LED用Sr_(0.955)Al_2Si_(2-x)Ti_xO_8∶Eu^(2+)荧光粉的晶体结构和光谱特性

由高温固相反应制得Sr0.955Al2Si2-xTixO8∶Eu2+(x=0~1.0)系列试样,研究了Ti4+置换Si4+对其晶体结构和光谱特性的影响。Ti4+以类质同相替代Si4+进入基质晶格中,形成了连续固溶体,其晶胞参数a,b,c,β和晶胞体积V随Ti4+置换量呈线性递增。Ti4+置换Si4+对晶胞参数c的影响显著,b其次,a最小。荧光激发谱为宽带,位于230~400nm,由267nm、305nm、350nm和375nm4个峰拟合成,表观峰值位于351nm;随着Ti4+置换量的增加,半高宽(FWHM)从105nm减小到93nm。发射光谱位于380~600nm,表观峰值位于407nm,可由406nm和441nm两峰拟合而成并且随Ti4+置换量增加线性红移,Ti4+进入晶格对长波长发射中心影响较少;Ti4+置换量为1.0时,表观发射峰位从407nm红移至417nm;利用试样荧光光谱和VanUitert经验公式,得出SrAl2Si2O8∶Eu2+中Sr2+的配位数为9。随着Ti4+置换量Si4+进入基质晶格,造成Eu-O距离变小,使得Eu2+所处的晶体场强度增强,发光中心Eu2+的5d能级分裂增大,造成Eu2+最低发射能级重心下移,两拟合谱峰峰位均呈线性红移。

硼组分在BaAl_2Si_2O_8∶Eu^(2+)发光材料中的作用

采用高温固相法在弱还原气氛下制备Ba0.955Al2-xBxSi2O8∶Eu2+(x=0~0.5)系列荧光粉,研究B3+置换Al3+对晶体结构和光谱特性的影响。B3+以类质同相替代BaAl2Si2O8晶格中的Al3+形成部分连续固溶体,随着B3+置换量的增加,晶胞参数a,b,c和晶胞体积V呈线性递减,晶面夹角β呈线性递增。荧光激发光谱位于225~400 nm的宽带谱可拟合成4个峰,表观峰值位于337 nm,半峰全宽为96 nm。荧光发射光谱位于370~600 nm,可由423 nm和457 nm两峰拟合而成,表观峰值位于437 nm,两拟合峰峰位均随着B3+置换量的增加呈线性蓝移。

电荷补偿剂对CaAl_2Si_2O_8∶Eu^(3+)结构和发光性能的影响

采用高温固相法制备CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色荧光粉,研究电荷补偿剂R+对其结构和发光性能的影响。结果表明:CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)系列红色发光粉的晶体结构与CaAl2Si2O8相同,均属三斜晶系,空间群为P-1,电荷补偿的掺杂R+对基质晶体结构的影响不大,激发光谱由位于220~580 nm的一个宽激发带和一组锐线峰构成,462 nm处Eu3+的7F0-5D2激发峰的强度最强;发射光谱位于550~750 nm内呈多条锐线发射,其中594、615 nm处发射峰最强,归属于Eu3+的5D0-7F1磁偶极跃迁和5D0-7F2电偶极跃迁;CaAl2Si2O8∶Eu3+,R+(R=Li,Na,K)的发射强度均随电荷补偿剂掺杂量的增加,呈先增大后减小的趋势变化,Li+、Na+和K+的最佳掺杂摩尔比为0.04、0.03、0.03,发射强度的提高率分别为138.53%、85.44%和48.35%,Li+作为电荷补偿剂最适宜。

Ba_(0.955)Al_2Si_(2-x)Ti_xO_8∶Eu^(2+)荧光粉晶体结构和光谱特性

由高温固相反应制得Ba0.955Al2Si2-xTixO8∶Eu2+(x=0~1.0)系列试样,通过XRD和荧光光谱测试,研究各试样的晶体结构和光谱特性。XRD分析结果表明,当Ti4+置换Si4+的量逐渐增至1.0时,各试样均为单斜晶系,空间群为C2/m(12),其晶胞参数a,b,c,β和晶胞体积V呈线性递增,其中晶胞参数c变化幅度最大,a最小,试样的晶粒尺寸略微减小。荧光光谱分析结果表明,试样的荧光激发谱为宽带,位于230~400 nm,可264 nm、303 nm、341nm和367 nm四个峰拟合成,表观峰值位于340 nm;试样的发射光谱为370~600 nm一宽带不对称峰,峰值为434nm,可拟合成419 nm和453 nm两峰,两拟合峰峰位随Ti4+置换量增加线性红移;利用试样荧光光谱和Van Uitert经验公式,得出Ba Al2Si2O8∶Eu2+中Ba2+的配位数为9。

单一基质白光荧光粉Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)的晶胞参数变化和光谱特性

利用高温固相反应制备了Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.325,0.35,0.375,0.40,0.425)一系列试样,系统研究了Mn^(2+)取代基质中Ca^(2+)进入晶格中对其晶胞参数和光谱特性影响。Mn^(2+)以类质同相替代Ca^(2+)进入晶体晶格中,形成了连续固溶体,试样均为三斜晶系,P空间群。随着Mn^(2+)掺杂量增加,晶胞参数(a,b,c,γ)和晶胞体积V均呈线性递减,且a轴减幅最大,b轴最小,晶面夹角(α,β)呈线性递增。在357 nm激发下,获得的Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)发射光谱均有Eu^(2+)的4f→5d跃迁产生的433 nm和Mn^(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁产生的567 nm两个宽带谱组成。在荧光粉Ca_(0.955-x)Al_2Si_2O_8∶0.045Eu^(2+),xMn^(2+)中,Eu^(2+)与Mn^(2+)间存在能量传递,Eu^(2+)→Mn^(2+)间能量传递的临界距离R_(Eu-Mn)=0.947 1 nm,Eu^(2+)→Mn^(2+)能量传递过程为电四极-电四极的多极矩相互作用。通过改变Mn^(2+)掺杂量,在紫外芯片的有效激发下,荧光粉的发射光颜色可从蓝光区(0.158 2,0.086 0)逐渐移至近白光区(0.295 3,0.298 9),可获得一种紫外激发适用于白光LED的单一组分白色荧光粉。

绿光SrAl_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)到近红外光LiGa_5O_8∶Cr^(3+)的余辉能量传递及近红外余辉增强

相较于蓝绿光长余辉材料,近红光长余辉材料不仅种类少,其性能也相对较差。本文探索基于余辉能量传递的机理,实现将绿光长余辉材料Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)的余辉能量传递给近红外光长余辉材料Li Ga_5O_8∶Cr^(3+),以此来增强Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉性能。实验首先采用高温固相法分别合成Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)和LiGa_5O_8∶Cr^(3+),然后再按不同的质量比例混合均匀,最后测试混合材料的余辉光谱性能。实验结果表明,与Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)混合后,来自于Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的718 nm近红外余辉增强;不同比例下混合后Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉光谱增强效果不一,其中两者比例为1∶1时,能量传递效率最佳,Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉最强。最后在监测Li Ga_5O_8∶Cr^(3+)的余辉718 nm的热释曲线中呈现了明显的Sr Al_2O_4∶Eu^(2+),Dy^(3+)的热释峰,是两者之间存在能量传递的重要证据。该结果阐明了两种长余辉材料间余辉能量传递的可行性,为改善近红外长余辉材料余辉性能提供了一种有潜力的方法。

近紫外光激发的Ba_3MgSi_2O_8:Eu^(2+),Mn^(2+)全色荧光材料的发光性质研究

用稀土复合溶胶雾化-热解方法制备了Ba3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+荧光材料,在近紫外光激发下,可同时发射红、绿和蓝三光进而合成白光.用微结构参数与发射波长的半定量关系,验证了505 nm绿光发射来自于Ba3MgSi2O8主基质相中伴生的微量Ba2SiO4相;基于Mn2的激发光谱和Eu2+的发射光谱的重叠关系,红光来源于Eu2+的蓝光发光中心的能量传递,分析了Eu2+和Mn2+之间的能量传递机理.

发光颜色可调的硅酸盐长余辉发光材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu^(2+),Ce^(3+),Dy^(3+)

在还原气氛下利用高温固相法制备了Ba3.982-x(Si3O8)2∶0.008Eu2+,xCe3+,0.01Dy3+系列样品。光谱分析表明,Ce3+进入到晶格中将取代不同Ba2+格位从而形成不同的发光中心。通过Ce3+→Eu2+的能量传递,得到了一系列发光颜色可调、余辉颜色为绿色的长余辉发光材料。Ce3+的掺入可以增大样品的余辉强度但是同时缩短了样品的余辉时间。热释光谱的分析表明,Ce3+的掺入可以同时增加浅陷阱T1和深陷阱T3的数量,深陷阱对载流子的再捕获效应导致了样品余辉强度的增大和余辉时间的缩短。

Sr0.955Al2-xBxSi2O8∶0.025Eu2+荧光粉的制备、晶体结构及发光性能（英文）

通过高温固相反应在弱还原气氛下制备了Sr0.955Al2-xBxSi2O8∶0.025Eu^2+(x=0~0.9)一系列荧光粉,研究了B(Ⅲ)取代基质晶格中的Al(Ⅲ)对荧光粉晶体结构和Eu^2+发光性能的影响。B(Ⅲ)以类质同相取代基质晶格中Al(Ⅲ),形成了连续固溶体。随着B(Ⅲ)取代量的增加,荧光粉的晶胞参数(a、b、c)和晶胞体积(V)呈线性递减,而晶胞参数(β)呈线性递增。荧光粉的激发光谱为位于225~400nm的宽峰,表观峰值位于350nm,激发峰的半高宽(FWHM)随着B(Ⅲ)取代量的增加,从90nm减小到102nm。发射光谱位于370~600nm的宽峰,可拟合为409和447nm两个峰,表观峰值位于409nm。随着B(Ⅲ)取代量的增加,2个拟合峰位均出现蓝移且2个峰强度比呈线性递减。根据试样荧光光谱,通过VanUitert经验公式计算得出SrAl2Si2O8∶Eu^2+中Sr^2+的配位数为9。随着B(Ⅲ)取代Al(Ⅲ)进入基质晶格,造成发光中心Eu与配体O距离增加,使得Eu^2+所处的晶体场强度减小,发光中心Eu^2+的5d能级分裂减小,造成Eu^2+最低发射能级重心上移,2个拟合谱峰峰位均呈线性蓝移。

Sr^(2+)和F^-对Ca_7Si_2O_8Cl_6:Eu^(2+)荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法制备了系列蓝绿色Ca7Si2O8Cl6∶Eu2+荧光粉,并对样品进行了XRD分析、发光性能和色参数的测试。结果表明,合成的样品为单相Ca7Si2O8Cl6;在紫外光激发下,样品呈现一个不对称宽峰结构;分别监测这个发射峰,得到一个较宽的激发谱。同时研究了在样品中分别加入Sr2+和F-后荧光粉的激发和发射光谱,得到了这些离子的加入量与样品发光性能的关系,并探究了发生该现象的原因。结果表明,加入Sr2+或F-后可以得到较好的蓝绿色发光材料。

长余辉材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu^(2+),Nd^(3+)的发光与长余辉特性

使用高温固相法合成了长余辉发光材料Ba3.88-x(Si3O8)2∶0.12Eu2+,xNd3+。实验分别获得了样品的晶体结构、激发与发射谱、余辉衰减、热释光等信息。样品呈现Eu2+的宽带发射,发射峰位在495nm,Nd3+的共掺没有引入新的发光中心;Nd3+共掺对材料的荧光强度和余辉强度都有明显的提高,并延长了余辉时间,Nd3+共掺的最优比例为x=0.04,此条件下材料的肉眼可视的余辉时间从Eu2+单掺的约20min延长至1h;通过对样品的不同等待时间的热释光分析,发现热释光峰位随时间向高温方向移动,过程中半高宽基本不变,对称因子μg维持在0.52左右,对应的陷阱深度为0.89eV,陷阱释放载流子的过程可视为二阶动力学过程。

预压成型对荧光体CaAl_2Si_2O_8∶Eu^(3+),Li^+发光性能的影响

采用高温固相法制备了红色荧光粉CaAl_2Si_2O_8∶Eu_^(0.03)^(3+),Li_(0.03)^+,研究了预压压力对其的晶体结构和发光性质的影响。XRD图谱显示,合成的试样均为纯相的CaAl_2Si_2O_8晶体,三斜晶系,空间群为P-1。随着预压压力的增大时,各试样衍射图谱的各衍射峰的强度均有一定程度的增强,其中衍射最强峰(004)强度呈线性递增,斜率为15.9286,试样的晶胞参数a,b,c逐渐减小。在614 nm波长的监控下,收集到位于220~580 nm范围的激发光谱,该激发光谱由220~340 nm宽激发带和一组锐线峰构成,激发光谱中的最强峰为394 nm(7F0→5L6),其次为462 nm(7F0→5D2);预压压力改变对7F0→5L6影响较大。用394 nm激发Eu3+(5L6)得到发射光谱,光谱中的锐线峰580nm,594 nm,614 nm,655 nm,和705 nm归属于Eu^(3+)的~5D_0→~7F_J(J=0,1,2,3,4)的跃迁;预压压力在0~4 MPa范围内,预压压力对CaAl_2Si_2O_8基质中的Eu^(3+)的电偶极跃迁5D0→~7F_2影响较大。预压压力4 MPa试样激发和发射光谱强度相比于预压压力0 MPa试样分别增强52.52%,65.80%。荧光粉Ca0.97Al2Si2O8∶Eu_^(0.03)^(3+),Li_(0.03)^+的色坐标a和色温均随着预压压力的增加而逐渐增加,分别增加0.0089,778 K,各试样的色坐标在(0.624,0.374)左右,色温约为4000 K。

LED用Ba3MgSi2O8：Eu^3＋的掺杂及补偿离子对体系发光性能的研究

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）为代表的固态照明技术，具有安全、环保、节能、长寿命、体积小、免维护等优点，在全球范围内形成了一个巨大产业链。但目前所开发的白光LED用红色荧光粉的发光效率较低，不能满足要求，因此需要研制新型高效的白光LED用红色荧光粉。本论文采用传统的高温固相法，以Ba3MgSi2O8为基质材料，掺杂稀土Eu^3＋成功制备了红色荧光粉Ba3MgSi2O8Eu^3＋。对样品进行了X射线粉末衍射（×RD）和荧光分光光度的分析和表征，分别分析Eu3＋取代基质中的Ba^21、Mg^21以及电荷补偿剂Na^1的添加对样品的晶体结构和发光性能的影响。

M-BaAl_2Si_2O_8:Eu^(2+)合成与光谱性能的研究

采用高温固相法合成了发光材料M-BaAl2Si2O8:Eu2+,并对其光谱性能进行了研究;研究表明M-BaAl2Si2O8:Eu2+可被紫外LED有效的激发,而发射蓝光。

溶胶-凝胶法合成Sr_3MgSi_2O_8∶Eu^(3+)红色荧光粉及其发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了Sr_3MgSi_2O_8∶Eu^(3+)红色荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法,对不同烧结温度(950,1 050,1 150,1 250℃)热处理4 h后得到的粉体的物相、形貌及发光性能进行了表征分析。由XRD表征结果可知,制备出的样品为正交晶系的Sr_3MgSi_2O_8;由扫描电镜及比表面积的测试结果可知,经过1 150℃热处理得到的荧光粉具有最大比表面积,可达到90.213 1 m^2/g,且粒径大小均一;由红外光谱图可知:样品中含有Si—O—Si、Mg—O和Sr—O化学键;在394 nm的激发波长下,所有样品在614 nm和702 nm处出现了强发射峰,分别对应于Eu^(3+)的~5D_0→~7F_2和~5D_0→~7F_4跃迁,属红光发射。随着热处理温度的升高,样品所对应的发射峰强度呈现出先增大后减小的变化趋势,即出现温度猝灭效应;经1 150℃热处理合成的Sr_3MgSi_2O_8∶Eu^(3+)红色荧光粉的发光性能最好,即最佳的热处理温度为1 150℃。

Ce^3+/Tb^3+双掺杂SrAl2Si2O8荧光粉的发光性能及其在测温领域的应用

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了系列荧光粉材料Sr1-3(x+y)/2Al2Si2O8:x Ce^3+,y Tb^3+,并通过X射线衍射(XRD)、荧光光谱和荧光强度比(FIR)测温法分析了荧光粉样品的晶体结构、发光性能及其温度传感特性。XRD分析结果表明掺杂离子Ce^3+和Tb^3+均占据Sr^2+格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质的晶体结构。荧光光谱分析结果表明在近紫外光激发下,该双掺杂荧光粉的发射光谱显示出Ce^3+和Tb^3+离子的特征发射峰,最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Sr0.865Al2Si2O8:0.05Ce^3+,0.04Tb^3+。此外,在不同波长的监测下,测得的激发光谱形状十分相似,表明在该荧光粉中存在着Ce3+→Tb^3+能量传递过程。FIR测温法计算结果表明该荧光粉的相对灵敏度随温度的升高而升高,在520 K时有最大值为0.022 4 K^-1。研究结果表明该荧光粉具备的优异光学性能和温度传感性能使其成为一种具有应用前景的测温材料。