Sm^(3+)掺杂Na_(5)Y(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))_(y)高热稳定性荧光粉的制备及发光性能研究

本文采用高温固相法合成了一系列Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))y∶xSm^(3+)(x=0~0.10,y=0~4)橙红色荧光粉。通过粉末衍射、透射电镜、常温/变温荧光发射谱、荧光激发谱、荧光动态衰减曲线和CIE色度坐标等光谱手段对荧光粉样品的光谱性能进行了研究。粉末衍射结果表明,合成的样品相位与Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)的标准相一致,Sm^(3+)掺杂与引入(WO_(4))2-均未改变材料的相结构。在波长为406 nm光源的激发下,Na_(5)Y0.92(MoO_(4))3WO_(4)∶0.08Sm^(3+)荧光粉在643 nm附近橙红色荧光发射强度最高,继续增加Sm^(3+)的掺杂浓度,存在荧光猝灭现象,浓度猝灭的主要原因归为电偶极-电偶极相互作用。研究发现,Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)基质中掺杂Sm^(3+)会引起电负性改变和晶格畸变,在Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶xSm^(3+)中引入(WO_(4))2-阴离子基团,可以弥补因掺杂Sm^(3+)出现的缺陷,改善Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)∶xSm^(3+)荧光粉的发光性能。在300~440 K,样品具有优异的热稳定性,荧光发射强度均超过室温时的96%;其CIE色度坐标均位于橙红光区域。以上结果表明新型Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4-y)(WO_(4))y∶xSm^(3+)橙红色荧光粉在WLED应用上有潜在价值。

基于Sm^(3+)敏化的红色荧光粉Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)∶Eu^(3+)发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列新型Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶x Eu^(3+)(x=0~0.14)和Na_(5)Y_(0.9)-y(MoO_(4))_(4)∶0.1Eu^(3+),y Sm^(3+)(y=0~0.08)红色荧光粉,并对Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶x Eu^(3+)(x=0~0.14)和Na_(5)Y_(0.9)-y(MoO_(4))_(4)∶0.1Eu^(3+),y Sm^(3+)(y=0~0.08)的物相结构、发光性能、热稳定性、荧光寿命等性能进行了研究。结果表明,在单掺Eu^(3+)的条件下,Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶x Eu^(3+)(x=0~0.14)荧光粉在395nm紫外光激发下,发射出峰值波长在615nm的强红光,其掺杂浓度为x=0.1,样品的发光强度最高。进一步探究Sm^(3+)对Eu^(3+)在Na_(5)Y_(1-x)(MoO_(4))_(4)∶x Eu^(3+)(x=0~0.14)中的敏化增强作用。通过研究该样品不同Sm^(3+)掺杂浓度下的荧光发射谱,发现Sm^(3+)敏化增强的最佳掺杂浓度为y=0.04;相较于单掺Eu^(3+)的样品,Sm^(3+)敏化后的样品其发光强度为原来的113.8%。Sm^(3+)敏化后的样品存在能量传递现象,能量传递机制为Eu^(3+)与Sm^(3+)之间的电偶极-电偶极相互作用。温度相关荧光发射谱实验结果表明Na_(5)Y_(0.86)(MoO_(4))_(4)∶0.1Eu^(3+),0.04Sm^(3+)具有较好的热稳定性,在437K时荧光发射强度约为室温时的70%左右,而Na_(5)Y_(0.9)(MoO_(4))_(4)∶0.1Eu^(3+)在437K时的荧光发射强度约为室温时的68%左右。因此,Sm^(3+)敏化的Eu^(3+)掺杂Na_(5)Y(MoO_(4))_(4)荧光粉在白光LED领域中具有较大的应用可能性。

Sm^(3+)掺杂对CaMoO_4:Eu^(3+)红色荧光粉结构和发光性质的影响

采用共沉淀法制备了CaMoO_4:Eu^(3+),Sm^(3+)纳米荧光粉材料。系统研究了Sm^(3+)离子的引入对CaMoO_4:Eu^(3+)材料的结构和发光性质的影响。结果表明:纳米材料的尺寸随着Sm^(3+)离子掺杂浓度的增加而变小Sm^(3+)的引入,可实现Sm^(3+)和Eu^(3+)之间的能量传递,使Eu^(3+)在近紫外405nm处的激发增强,进而使Eu^(3+)在613nm的红光发射增强,且Sm^(3+)的摩尔分数为5%时,发光强度最强。计算得到CaMoO_4:0.1Eu^(3+)和CaMoO_4:0.1Eu^(3+),0.05Sm^(3+)红光发射的色度坐标分别为(0.661,0.329)和(0.667,0.328)可见,Sm^(3+)的引入可有效提高CaMoO_4:0.1Eu^(3+)发光的色纯度,使之更好地接近国际标准值(0.67,0.33)

共沉淀法合成Sm^(3+)掺杂的Sr_2CeO_4的荧光光谱

以(NH4)2C2O4为沉淀剂,用Sr,Ce和Sm的硝酸盐为反应物,制备了Sr2CeO4:Sm的前驱体。将此前驱体烧结后,得到了Sm掺杂的Sr2CeO4白色荧光材料。其荧光光谱强度与烧结温度和Sm3+的掺杂浓度密切相关,当烧结温度为1 050℃以及Sm3+的掺杂浓度为1 mol%时,峰值为470 nm的宽带以及Sm3+在608和654 nm的线谱发射最强。同直接在高温固相反应下得到的样品进行比较,其发射光谱强度大大提高。

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。

高分子凝胶法合成YPO4:Sm^(3+)纳米荧光材料的结构与光学性能

采用高分子网络凝胶法合成Sm3+掺杂YPO4纳米荧光材料,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和荧光光谱等对合成产物的晶体结构、颗粒尺寸、形貌和光学性能进行分析与测试,并研究Sm3+掺杂浓度(n(Sm)/n(Y+Sm))的影响。结果表明,采用高分子网络凝胶法合成的YPO4:Sm3+为单一的四方晶系磷钇矿结构的YPO4晶体,颗粒尺寸约为20 nm。其激发光谱在405 nm处有一最强激发带,属于Sm3+的6H5/2-4K11/2跃迁,发射光谱在603 nm处有一最强峰,属于Sm3+的4G5/2-6H7/2跃迁。激发和发射光谱测试结果表明,Sm3+掺杂YPO4荧光材料可以被405 nm波长的光有效地激发,发射出强烈的Sm3+特征橙红色光。当Sm3+掺杂浓度高于2%时观察到浓度猝灭现象,浓度猝灭机理为电多极-电多极相互作用。

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。

M_5(PO_4)_3F (M=Ca,Sr,Ba)中Sm^(3+)的电荷迁移态及Sm^(3+)和Eu^(3+)的电荷迁移能量关系(英文)

采用高温固相反应合成了M_5-2xSm_xNa_x(P_O4)_3F(M=Ca,Sr,Ba)荧光体,研究了其在真空紫外-可见光范围的发光特性。发现在Ca_5(P_O4)_3F中Sm^3+的电荷迁移带约在191nm,在Sr_5(P_O4)_3F中约在199nm,而在Ba_5(P_O4)_3F中约在204nm,随着被取代碱土离子半径的增大电荷迁移能量逐渐减小。比较了M_5(P_O4)_3F(M=Ca,Sr,Ba)中Sm)~3+和Eu^3+电荷迁移能量的关系。

微波促进稀土复合固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成乙酸环己酯

在微波辐射下,以稀土复合固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+为非均相催化剂,对环己醇与乙酸酐之间的酰化反应进行了研究.重点考察了催化剂用量、醇酐物质的量比、微波功率和辐射时间对乙酸环己酯收率的影响.实验结果表明,衔土复合固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+有着良好的催化活性,当乙酸酐的加入量为0.1 mol,醇酐物质的量比为2.4∶1.0,催化剂用量为反应物总量的1.0%,微波炉功率为385 W,辐射时间15 m in,在此优化条件下,乙酸环己酯收率可达95.3%,且催化剂重复使用6次仍保持较高活性.所得产品无色透明,具有很高的纯度,并对产品进行了折光率和红外光谱的表征.

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成己二酸二异辛酯的研究

以稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+为催化剂合成了己二酸二异辛酯,考察了影响酯化反应的因素。实验结果表明,稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+催化活性高、性能稳定,是一种优良的酯化催化剂。

GdPO_(4):Sm^(3+)荧光粉的焙烧温度和掺杂浓度的优化及发光和磁性能

以GdPO_(4)为基质,Sm^(3+)为激活剂,采用水热法合成了纳米荧光粉前驱体,分别在800、900、1000、1100和1200℃下焙烧,得到一系列GdPO_(4):Sm^(3+)荧光粉。首先探究了GdPO_(4):Sm^(3+)的最佳焙烧温度;其次研究了Sm^(3+)掺杂浓度对GdPO_(4):Sm^(3+)荧光性能的影响;最后研究了GdPO_(4):2%Sm^(3+)的高温荧光性能和磁性能。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、磁强计和荧光分光光度计(FL)对荧光粉的晶体结构、形貌、发光和磁性能进行了表征。结果表明:荧光粉的晶体结构由前驱体六方晶系GdPO_(4)·H_(2)O:Sm^(3+)变为单斜晶系的GdPO_(4):Sm^(3+),形貌由纳米棒变为无规则块体。当焙烧温度为1000℃,Sm^(3+)掺杂浓度为2%时,荧光粉的发光强度和荧光寿命达到最大值。GdPO_(4):2%Sm^(3+)中Sm^(3+)之间能量传递类型为电偶极-电偶极相互作用,能量传递的临界距离为1.646~1.884 nm。最佳样品Gd PO_(4):2%Sm^(3+)有优异的热稳定性,热猝灭活化能为-0.157 eV,且具有良好的顺磁性,质量磁化率为1.22×10^(-4)emu·g^(-1)·Oe^(-1)。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成二芳基乙烷的研究

二甲苯和苯乙烯的混合物,在稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /Sm3 + 的催化下发生傅-克烷基化反应,合成二芳基乙烷。研究了催化剂的催化性能,同时考察了影响合成反应的因素。结果表明,稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /Sm3 + 具有催化性能高,性能稳定和连续催化活性基本保持不变的优点,而且生产过程简单,无腐蚀,无废水污染。

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。

发光二极管用荧光材料Sr_2CeO_4：Sm^(3+)的合成及其发光特性

以具有一维结构的Sr_2CeO_4化合物为研究对象、Sm^(3+)作为发光中心,探索了其作为LED用荧光材料的可能性.用高温固相法于1200℃、6h合成了Sr_2CeO_4:Sm^(3+)系列单相粉末样品,并研究了其发光性质.结果表明,在365nm激发下,从荧光光谱中可以看出存在从基质向稀土离子的能量转移.通过调节荧光材料Sr_2CeO_4:Sm^(3+)中稀土离子Sm^(3+)的掺杂浓度,可以调谐发光体的发光颜色,当Sm^(3+)离子浓度较小(<3%)时,体系发出很强的白光;当Sm^(3+)离子浓度较大(3%～15%)时,体系发出红光.测量了荧光材料的色坐标,发现Sr_2CeO_4:1%Sm^(3+)的色坐标是(0.334,0.320),接近于纯白色(0.33,0.33),可以作为一种新型的UV-LED用单一白色荧光材料.

荧光纳米材料YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@聚乙二醇的构筑及其荧光性能

为了改善稀土磷酸盐的疏水性和荧光性能,利用水热和微波的方法构筑了双层荧光纳米材料YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@PEG(PEG为聚乙二醇)。首先通过调控YPO_(4)∶Sm^(3+)与YPO_(4)的物质的量之比制备不同壳厚的核壳结构纳米发光材料YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4),优选能够增强主体荧光性能的最佳物质的量之比。然后选用PEG进行包覆,得到YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@PEG。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和荧光光谱对产物的结构、形貌和荧光性能进行了表征。结果表明:包覆前后的纳米荧光粉都具有单一的四方晶系(YPO_(4))结构,呈纳米球型,半径60-100 nm,包覆层的厚度10-20 nm。双层核壳结构的YPO_(4)∶Sm^(3+)@YPO_(4)@PEG的荧光强度比纳米荧光粉YPO_(4)∶Sm^(3+)增强了6倍多。可见该双层荧光纳米材料不仅具有亲水性和生物相容性,也增强了YPO_(4)∶Sm^(3+)的荧光强度。

低热猝灭新型Sr_(3)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶Sm^(3+)橙红色荧光粉

采用高温固相法制备一系列新型Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xSm^(3+)(x=0~0.20)及Sr_(2.88)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶0.06Sm^(3+),0.06M(M=Li^(+),Na^(+),K^(+))荧光粉,通过物相形貌、荧光光谱、热稳定性及CIE色度坐标等分析手段对样品性能进行了详细研究。根据不同掺杂浓度Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xSm^(3+)的荧光发射谱,发现Sm^(3+)最佳掺杂浓度为x=0.06,其荧光浓度猝灭归因于Sm^(3+)之间的电偶极-电偶极相互作用。研究发现,通过共掺杂M(M=Li^(+),Na^(+),K^(+))做电荷补偿离子可以提升Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xSm^(3+)的发光性能。此外,随着Sm^(3+)掺杂浓度提高,其荧光寿命不断减小。最后探讨了Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xSm^(3+)的CIE色度坐标和热稳定性,其CIE色度坐标位于橙红光区域,且在423 K的发光强度大概为其室温的95%。研究表明,Sr_(3-x)Ga_(2)Ge_(4)O_(14)∶xSm^(3+)作为新型橙红荧光粉有望应用于白光发光二极管(WLED)。

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.

Co-Precipitation Synthesis and Spectral Characteristics of Long Afterglow Phosphor Y_2O_2S:Sm^(3+), Mg^(2+), Ti^(4+)

Y2O2S：Sm^3＋, Mg^2＋, Ti^4＋ phosphor was synthesized by co-precipitation method. The crystalline structure of all synthesized phosphors was investigated by XRD. The result showed that all synthesized phosphors had a hexagonal crystal structure, which was the same as Y2O2S. The emission spectrum and excitation spectrum were measured, and the effect of Sm^3 ＋ molar ratio on the spectra was discussed. The emission spectra of the phosphors showed three emission peaks due to typical transitions of Sm^3 ＋ （4G5/2→6HJ ,J = 5/2, 7/2, 9/2）, and the emission peaks at 606 nm was stronger than others. With the increase of Sm^3 ＋ molar ratio, the emission intensity was strengthened. The excitation peaks were ascribed to the representative energy transition 4f→4f of Ti^4＋ phosphor prepared by co-precipitation method was Sm^3＋ ions. The results indicated that the Y2O2S ： Sm^3＋ , Mg^2＋ , an efficient long afterglow phosphor.

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。

Sm^3+掺杂LnNbO4(Ln=La,Y)红色荧光粉的性能分析

通过高温固相法合成系列Sm3+掺杂LnNbO4(Ln=La,Y)红色荧光粉,并对样品的物相结构、荧光特性、衰减寿命和荧光热猝灭等性能进行实验分析。分析结果表明:合成的样品不含杂质相,可以被近紫外光LED和蓝光LED芯片有效激发,发出色坐标为(0.6155,0.3802)的红光;对于LnNbO4(Ln=La,Y)基质来说,Sm^3+掺杂LaNbO4基质的荧光强度比较强,最佳的Sm3+掺杂浓度为2%;随着Sm3+掺杂浓度的提高衰减寿命曲线由单指数线形变双指数线形,且衰减寿命不断变短;Sm^3+之间的电偶极-电偶极作用是导致荧光浓度猝灭发生的原因;样品在293~450 K这一温度范围内具有良好的热稳定性。说明Sm^3+掺杂的LaNbO4红色荧光粉具备成为白光LED用红色荧光粉的潜力。