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。

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。

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。

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。

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。

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe^(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce^(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce^(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce^(3+)优先取代Sr^(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce^(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce^(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce^(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce^(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。

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。

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。

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。

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。

用于白光LED的荧光粉Sr_3MgSi_2O_8:Eu^(2+)的发光特性

使用高温固相法制备不同NH4Cl(作为助熔剂)加入量和不同Eu2+浓度的Sr3MgSi2O8:Eu2+,并研究其成相和发光性质.研究结果表明:NH4Cl加入量为24%时,样品为纯相,发光最强.Sr3MgSi2O8:Eu2+样品在近紫外区存在强激发带(250~400 nm),谱峰位于366 nm;相应的发射谱带位于蓝光区(420~500nm),为一个不对称宽带,谱峰位于457 nm,该发射带由两个发射峰组成,其位置较接近,因此不能复合出白光,Sr3MgSi2O8:Eu2+仅适合作为紫外LED芯片激发的蓝光荧光粉.

Er^3+,Cr^3+共掺杂BaAl2Si2O8荧光粉的发光性质及能量传递

利用高温固相法合成BaAl2Si2O8:Cr^3+,Er^3+系列荧光粉,研究了Cr^3+和Er^3+掺杂对BaAl2Si2O8材料发光特性的影响.BaAl2Si2O8:Er^3+荧光样品在393 nm激发波长下只呈现出峰值为550 nm的绿色荧光,来源于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的叠加.BaAl2Si2O8:Cr^3+荧光样品在550 nm激发波长下呈现峰值为694 nm的红色荧光,来源于2E→4A2的跃迁.在共掺杂样品BaAl2Si2O8:Cr^3+,Er^3+中,用Cr^3+激发峰的凹槽处380 nm作为激发光,得到的发射峰不仅有Er^3+的发射峰位,还有Cr^3+的发射峰位,说明两个离子之间可能存在辐射能量传递;对共掺杂BaAl2Si2O8:1%Cr^3+,x%Er^3+样品的荧光光谱进行测试,随着x的增加,Cr^3+的激发和发射光谱强度均有所增加,并且当x=0.5时,光谱强度是原来的4倍.另外,当固定Cr^3+的浓度时,随着Er^3+的浓度增加,Cr^3+的荧光寿命逐渐增加;当固定Er^3+的浓度时,随着Cr^3+的浓度增加,Er^3+的荧光寿命逐渐减小.这些现象表明了Er^3+和Cr^3+之间存在共振能量传递,通过理论计算得到Er^3+和Cr^3+之间的能量临界距离为4.5 nm,属于电偶极-电偶极相互作用.

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℃。

Ce3+,Tb3+,Yb3+三掺杂CaAl2Si2O8下转换荧光粉的制备及其发光性能

硅基太阳能电池作为目前技术最成熟、使用最广泛的光伏器件,其光电转换效率较低主要是由于太阳光谱与硅的最大吸收光谱不匹配造成的。为了解决这个问题并提升Yb3+的近红外光发射强度,采用高温固相法制备了CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+系列荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)分析仪和荧光光谱仪分析了该荧光粉样品的晶体结构、最佳掺杂浓度及发光性能。XRD分析结果表明掺杂离子Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+均占据Ca^2+格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质CaAl2Si2O8(CASO)的晶体结构。荧光光谱分析表明由于在三掺杂荧光粉CaAl2Si2O8:Ce^3+,Tb^3+,Yb^3+中存在着Ce^3+→Tb^3+→Yb^3+的合作能量传递过程,因此在近紫外光的激发下,相对于其它荧光粉,该三掺杂荧光粉中Yb3+的近红外光发射强度得到明显增强,并且最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Ca0.655Al2Si2O8:0.07Ce^3+,0.10Tb^3+,0.06Yb^3+。该三掺杂荧光粉可以将硅基太阳能电池吸收较弱的紫外光转换为吸收较强的近红外光,从而实现光谱修饰,最终达到提高其光电转换效率的目的。

Ca_(10)(Si_2O_7)_3Cl_2:Eu_^(2+),Mn^(2+)单一基质白光荧光粉的发光性质

用高温固相法合成了颜色可调的Ca10(Si2O7)3Cl2:xEu2+,yMn2+荧光粉。研究了它的发光性质和Eu2+与Mn2+之间的能量传递。Eu2+离子在Ca10(Si2O7)3Cl2晶体中形成了峰值为426nm和523nm的5d→4f跃迁发光,Eu2+中心向Mn2+中心传递能量,敏化Mn2+离子4T1(4G)→6A1(6S)跃迁而产生585nm的黄光发射。黄绿蓝3个发射带叠加在单一基质中实现了白光发射。3个发射带的激发谱范围位于250～480nm处,Ca10(Si2O7)3Cl2:xEu2+,yMn2+在紫外-近紫外波段(350～410nm)范围内有很强的激发,是一种适合InGaN管芯激发的单一基质白光LED荧光粉。

单一基质Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),Eu^(3+)荧光粉发光性质和能量传递的研究

通过传统的高温固相法成功的制得了一系列紫外激发的硅酸盐荧光粉Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),Eu^(3+)。X射线衍射(XRD)研究表明所制得的荧光粉为纯相。在Na_2Ca_3Si_2O_8∶Tb^(3+),yEu^(3+)荧光粉体系中,随着Eu^(3+)的掺杂浓度增大,发射光谱中Tb^(3+)的特征峰发光强度降低而Eu^(3+)的不断升高,并且荧光寿命不断减小,说明了Tb^(3+)和Eu^(3+)之间能量传递方式是交换相互作用,能量传递效率(ET)达到了15.8%。此外,通过CIE色坐标观察到,随着Eu^(3+)浓度的增加,样品从绿色变成黄色,最终变成红色。由于它多彩的颜色变化,所以它是一种用于制作多彩LED的良好材料。

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+),Ce^(3+)的发光性质与能量传递（英文）

采用高温固相法制备了BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+),Ce^(3+)系列的荧光材料,讨论了Tb^(3+),Ce^(3+)单掺及Tb^(3+),Ce^(3+)共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递过程。通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试。结果表明,Tb^(3+),Ce^(3+)的掺杂没有改变BaAl_2Si_2O_8晶体的结构。BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+)发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621nm对应于Tb^(3+)的5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)特征发射。Ce^(3+)的掺入没有改变BaAl_2Si_2O_8∶Tb^(3+)发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性。发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce^(3+)的敏化作用,还与Ce^(3+)和Tb^(3+)之间存在能量传递有密切关系。通过猝灭法计算了,Ce^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递的临界距离为15.345nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的。通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%。

Ca_4Y_6Si_6O_(25)∶Eu^(2+)绿色荧光粉的发光特性

采用高温固相法合成了Ca4Y6Si6O25:Eu2+绿色荧光材料。通过X射线衍射分析得知,Ca4Y6Si6O25属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构。测定了Eu2+的激发光谱和发射光谱。Ca4Y6Si6O25:Eu2+的激发光谱为350～450nm的宽带谱,这与近紫外光LED芯片相匹配。发射光谱是峰值为527nm的不对称宽带发射,这是因为Eu2+占据了晶格中Ca2+的位置,并产生了两种不同的发光中心。研究了Eu2+的含量对Ca4(1-x)Y6Si6O25:4xEu2+发光性能的影响,随着Eu2+浓度的增大,材料的发光强度先增强后减弱,Eu2+的最佳掺杂摩尔分数为20%(x=0.05)。根据Dexter理论得出,浓度猝灭机理为电四极-电四极相互作用。

红色荧光粉LiW_2O_8:Eu的制备及其发光性质

采用高温固相反应法制备了Li(4-3x)W2O8:Eux系列钨酸盐红色荧光粉,探讨了其合成工艺条件,确定了Eu3+的最佳含量为x=1,试样的最佳反应温度为850℃。该荧光粉具有较宽的激发光谱,适合与近紫外、蓝光芯片配合使用。其发射光谱主峰位于615nm,色坐标位于(X=0.666,Y=0.331)左右,具有较高的色纯度。因此,这种荧光粉是一种可能应用在白光LED上的红色荧光粉材料。

CaAl2Si2O8∶Eu荧光粉发光性能及自还原现象的研究

采用高温固相法制备了Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+(x=0.005,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.20)和加入过量SiO_2的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2(x=0,0.05,0.100,0.200,0.300)。利用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了分析。XRD结果表明,所生成的Ca Al2Si2O8∶0.04Eu,x SiO_2样品除了因反应未完全的氧化铝杂质相外基本是纯相。Ca(1-x)Al2Si2O8∶x Eu2+样品的激发和发射光谱表明,随着掺杂浓度的增加会出现红移现象。当Eu2+的掺杂浓度为超过4mol%时,出现浓度猝灭。当在空气气氛下烧结时,样品出现现了自还原现象。当过量SiO_2的加入,Eu2+的发光强度会逐渐减弱,而Eu3+的发光强度会逐渐增强,SiO_2的过量添加可以抑制自还原现象的产生。