Synthesis and Characterization of IR Up-Conversion Material SrS∶Eu, Sm

Europium and samarium co-doped strontium sulfide (SrS∶Eu, Sm) infrared up-conversion phosphor was synthesized through calcining the precursor, which prepared by wet-method with strontium carbonate (SrCO_3), sulphur (S), europium oxide (Eu_2O_3) and samarium oxide (Sm_2O_3) as the starting materials, lithium fluoride (LiF) as the fluxing agent, at 750～1200 ℃ in carbon-reducing atmosphere. XRD analysis shows that SrS crystal structure is formed at 750 ℃, most completely at 1100 ℃. The IR up-conversion luminescence properties were characterized by excitation, emission, up-conversion excitation, up-conversion emission and thermoluminescence spectra. The spectral analysis associated with the physical model of up-conversion luminescence shows that the IR up-conversion luminescence is resulted from electron trapping process of Sm 3+ energy level. The thermoluminescence peak does not appear below 500 ℃ indicating the trapping energy level is appropriately deep, 800～1400 nm near infrared light can be the release light to realize up-conversion luminescence.

SrS:Eu,Sm荧光粉的制备及性能表征

制备了用于宽频谱红外上转换的SrS：Eu，Sin荧光粉。XRD分析表明，在1100℃，灼烧1h获得的SrS：Eu，Sm样品较理想，为SrS的面心立方结构；激发光谱表明，样品可被紫外和可见光有效激发；样品的荧光发射光谱由4个发射峰组成，峰值分别位于567，589，602和648nm。红外上转换发光光谱是峰值位于595nm附近的宽带谱，样品的红外响应范围主要位于800～1400nm。

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。

白光LED用荧光材料Sr_3B_2O_6∶Eu^(3+),Na^+的制备及发光性能

采用高温固相法合成了可用于白光LED的Sr3B2O6∶Eu3+,Na+荧光粉。研究了煅烧时间、稀土Eu3+掺杂量等条件对材料发光性能的影响。结果表明:适量掺入Eu3+、Na+之后,基质的晶格结构未发生变化;稀土Eu3+掺杂摩尔分数为6%,煅烧时间为3 h时最佳;作为电荷补偿剂的Na+的引入,较大地提高了荧光粉发光强度。该荧光粉可被394 nm近紫外光激发,在615 nm处红光发射最强,是一种潜在的近紫外白光LED用荧光材料。

Sr3SiO5∶Eu^2＋荧光粉的微波合成及性能研究

0引言 白光LED是一种具有广阔前景的节能照明灯具,被誉为人类的第四代照明用灯具。白光LED实现主要有两种方案,其中在蓝光LED芯片上涂覆黄色荧光粉,蓝光芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光复合而获得白光,受到人们的重点关注。因此寻找性能优异的黄色发光粉,是实现白光LED的关键所在。

新型超细蓝色荧光粉Sr_2MgSi_3O_9∶Eu^(2+)的合成及发光性质

采用凝胶-燃烧法在活性炭弱还原气氛下成功合成了新型蓝色发光材料Sr2MgSi3O9∶Eu2+。用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计等对样品的物相结构、微观形貌及发光性质进行了分析和表征。结果表明:Sr2-xMgSi3O9∶Eu2x+系列样品的衍射峰数据与Sr2MgSi2O7的JCPDS卡片(卡号:75-1736)衍射峰数据基本一致,属四方晶系。其一次颗粒近似球形,粒径在100nm左右。激发光谱分布在250～450nm的波长范围,主激发峰位于424nm处,次激发峰位于400nm处,可以被InGaN管芯产生的紫外辐射有效激发。发射光谱也为一宽带,最大发射峰位于470nm附近,是典型的Eu2+的4f5d-4f跃迁导致的。Sr2MgSi3O9∶Eu2+是一种很有前途用于白光LED的蓝色荧光粉。

Ba^2＋离子对Sr2Al2SiO7∶Eu^2＋荧光体微结构及发光性能的影响

采用复合胶体喷雾工艺制备了Ba2+离子掺杂的Sr2-xBaxAl2SiO7∶Eu2+(x=0、0.1、0.2、0.4)荧光体。研究了Ba2+离子在基质Sr2Al2SiO7中的取代位置和机理,分析了Ba2+离子取代Sr2+离子对基质微结构及Sr2Al2SiO7∶Eu2+荧光体发光性能的影响。XRD结果表明Ba2+离子取代Sr2+格位进入Sr2Al2SiO7晶格,导致晶胞体积增大。进入Sr2Al2SiO7晶格的Ba2+离子由于电负性较大,处在其周围的Eu2+离子外层电子受Ba2+离子影响,电子云膨胀,使发光波长发生红移。同时,掺入Ba2+离子后Sr2-xBaxAl2SiO7晶场强度增强,晶体场对Eu2+离子5d能级的劈裂程度增大,劈裂重心下降。Ba2+离子掺杂的Sr2-xBaxAl2SiO7∶Eu2+(x=0、0.1、0.2、0.4)荧光体发射主峰位于520nm,与未掺杂Sr2Al2SiO7∶Eu0.022+荧光体的发射峰相比出现红移。

Tb^3＋掺杂对Sr2CeO4∶Eu^3＋发光性能的影响

以尿素为燃料硼酸为助熔剂,采用燃烧法合成了Sr2CeO4∶Eu3+、Tb3+发光材料。测试结果表明,当Tb3+的掺杂为1%(摩尔分数)时,合成的样品为单相Sr2CeO4斜方晶系结构,其样品的激发光谱为240～370nm的宽带双峰,发射光谱为400～550nm宽带峰,余辉衰减曲线的结果显示,适量的掺杂Tb3+可以提高产品的发光性能。与Sr2CeO4∶Eu3+相比,掺杂Tb3+有利于形成结晶度好的固溶体,样品的发光强度明显提高。

白光LED用Sr_3(PO_4)_2∶Eu^(2+)蓝色荧光粉的制备及发光性能研究

采用高温固相法在N2-H2还原气氛下合成了一系列Sr3(PO4)2∶Eu2+蓝色荧光粉,通过X射线衍射仪(XRD)、荧光光谱仪(PL)对荧光粉的晶体结构、激发和发射光谱进行了表征。结果表明:微量的Eu2+掺杂不会改变其晶体结构;Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在310~390nm范围内可以有效的被激发,激发峰位于359nm;发射光谱为主峰位于438nm宽带发射(带宽约为150nm),对应于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁.通过高斯拟合发现,Eu2+至少占据了Sr3(PO4)2两种不同的Sr2+格位,形成两个发光中心(430和459nm).当Eu2+的掺杂浓度为7%时,其具有最大的发光强度,继续增大Eu2+的掺杂浓度,Sr3(PO4)2∶Eu2+的发射光谱会出现浓度猝灭现象,且其发射峰会随着铕离子浓度增加而发生红移。Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在近紫外区有着强而宽的吸收带,与近紫外LED芯片发射相匹配,相对发光强度是蓝色荧光粉BaMgAl10O17∶Eu2+(BAM)的1.3倍,是一种很有前途的白光LED用蓝色荧光粉材料。

Sr3SiO5降温过程分解及对制备Sr3SiO5∶Eu^2＋的影响

采用高温固相反应法制备Sr3SiO5∶Eu2+时,往往有Sr2SiO4∶Eu2+共存,从而影响Sr3SiO5∶Eu2+的发光性能。本文采用DSC/TG、淬冷法结合XRD,研究了Sr3SiO5∶Eu2+在降温过程中的分解反应。结果表明,Sr3SiO5是在1 250℃以上稳定存在的化合物,在降温过程中Sr3SiO5在1 250℃分解为Sr2SiO4和SrO。采用快速降温的方法可以抑制Sr3SiO5的分解。当降温速率小于10℃.min-1时,Sr3SiO5全部分解为Sr2SiO4和SrO;当降温速率为15℃.min-1时,样品主要物相为Sr3SiO5,但有少部分Sr3SiO5发生分解,当降温速率增大到20℃.min-1时,Sr3SiO5分解的量更少,即随着降温速率增大,Sr3SiO5分解的量减小,从而获得几近纯相的Sr3SiO5∶Eu2+荧光粉。

Sr_4Al_(14)O_(25)∶Eu^(2+),Dy^(3+)材料的制备及发光性能影响因素研究

采用高温固相法在氢氩混合气中还原制备光致发光材料Sr4Al14O25∶Eu2+,Dy3+。用XRD研究Sr4Al14O25∶Eu2+,Dy3+的结构;用荧光光度计研究助熔剂用量、焙烧温度、恒温时间等因素对材料发光性能的影响;用稳态/寿命荧光光谱议研究发光材料的余辉衰减特征。结果表明,助熔剂用量、焙烧温度、恒温时间对材料的发光性能影响很大,且均存在一个最佳值。当基质原料中助熔剂用量为15%(质量),焙烧温度为1300℃,保温时间为6 h时,制得的材料发光性能最好,初始亮度达7000 cd/m2,余辉时间达15 h。XRD测试表明所制备的Sr4Al14O25∶Eu2+,Dy3+材料属正交晶系,余辉衰减服从I=At-n规律。

红色长余辉发光材料Sr_5Al_2O_7S∶Eu^(2+)的制备及发光性能

以工业铝酸钠溶液制备的氢氧化铝为原料,采用高温固相反应法合成了Sr5Al2O7S∶Eu2+红色长余辉材料。用X射线衍射仪及荧光分光光度计对材料的物相及光谱性能进行了分析,考察稀土掺杂量对样品发光性能的影响。结果表明,在稀土激活剂的掺杂量x(Eu)=6%、硼酸加入量9%、1 200℃烧结8h的条件下合成的样品为Sr5Al2O7S∶Eu2+的纯相,激发光谱位于400～500nm,主发射波长在600nm左右,余辉为桔红色。

N^＋(N=Li,Na,K)对发光材料M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4：Eu^3＋光谱的影响

采用高温固相反应方法在空气中制备了M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+红色发光材料,测量结果显示,材料的主发射峰均位于613 nm处,监测613 nm发射峰时,所得材料的激发光谱相同。研究了Li+,Na+和K+对M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料激发与发射光谱的影响,结果显示,加入Li+,Na+和K+后,M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料的激发与发射光谱的峰值位置并不发生变化,但材料的激发与发射光谱的峰值强度均得到了不同程度的增强。在Li+,Na+和K+掺入浓度相同的条件下,研究发现,与加入Na+和K+时相比,加入Li+时,M3(M=Ca,Sr,Ba)Y2(BO3)4∶Eu3+材料的激发与发射光谱的峰值增强效果最明显。进而研究了Sr3Y2(BO3)4∶Eu3+材料发射峰强度随Li+掺杂浓度的变化情况,结果表明,随着Li+掺杂浓度的增大,Sr3Y2(BO3)4∶Eu3+材料发射峰强度先增大后减小,在Li+浓度为5 mol%时到达峰值,约为未掺杂时的两倍。

纳米长余辉发光材料Sr_4Al_(14)O_(25)∶Eu^(2+),Dy^(3+)的制备及性能测试

采用溶胶-凝胶法制备了纳米长余辉发光材料Sr4Al14O25∶Eu2+,Dy3+,其发射波长为486 nm,余辉颜色为蓝绿色。TEM分析表明该材料的平均粒径为50 nm左右。该方法可以明显降低反应温度。考察了在还原气氛下不同温度制备出的Sr4Al14O25∶Eu2+,Dy3+的发光性能,发现随着温度的升高,发光强度增强,且余辉衰减时间延长;并考察了添加H3BO3对该材料发光性能的影响,结果表明,适量的H3BO3不仅可降低反应温度,而且可提高磷光体的发光强度,延长余辉时间。

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。

Eu^(2+)掺杂的Sr_(10)P_6O_(24)Cl_2荧光粉的制备及性能

采用固相法制备了Sr10P6O24Cl2∶Eu2+荧光粉,确定了适用于Sr10P6O24Cl2∶Eu2+荧光粉制备的方法及工艺条件,并利用XRD、激发光谱和发射光谱等方法分析表征样品的结构和光学性能。研究了Eu2+在基质中所占的格位以及Eu2+浓度对样品发光强度的影响。实验结果表明,原料在900～1100℃下烧结4 h,制得了能够发射较好蓝光的Sr10P6O24Cl2∶Eu2+荧光粉。

白光LED用Ca_(0.5-x)WO_4∶Eu_(0.25)^(3+)Li_(0.25)^+Sr_x^(2+)红色荧光粉的合成及发光性能研究

采用溶胶-凝胶燃烧法合成了不同Sr2+掺杂浓度的Ca0.5-xWO4∶Eu3+0.25Li+0.25Sr2+x(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)红色荧光粉,分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光分光光度计对荧光粉的结构、微观形貌和发光特性进行表征。结果表明,在500℃低温下煅烧4 h可得到纯白钨矿结构的Ca0.5WO4∶Eu3+0.25Li+0.25荧光粉,且荧光粉的颗粒随着煅烧温度的升高而增大,800℃合成的晶粒尺寸比较均匀,平均粒径在1~2μm左右。Ca0.5-x WO4∶Eu3+0.25Li+0.25Sr2+x系列荧光粉均可以被393 nm和464 nm有效激发,其发射主峰值位于615 nm,属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。同时还系统研究了Sr2+的不同掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响。Ca0.5-xWO4∶Eu3+0.25Li+0.25Sr2+x荧光粉中Sr2+的最佳掺杂浓度为x取0.15。

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。

(Sr_(0.1)Ca_(0.9))_(0.97)TiO_3∶Eu_(0.03)^(3+)荧光粉掺杂复合发光玻璃的制备与研究

玻璃具有透明、耐腐蚀等优点,是一种良好的基质材料。本文选用了TeO_2-ZnO、Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3两种低熔点玻璃基体,掺杂(Sr_(0.1)Ca_(0.9))_(0.97)TiO_3∶Eu_(0.03)^(3+)荧光粉制备复合发光玻璃。研究表明,荧光粉在玻璃基体中的分散均匀性也受多种因素限制;荧光粉掺入玻璃基体中,受玻璃本身光散射的影响,发光性能受到了较大的限制。复合玻璃发光强度随着荧光粉掺杂量的增加而升高,但掺杂量超过一定值后,发光性能反而降低。掺杂量增加到一定程度时,得到的产物是烧结态陶瓷结构,其结构的变化降低了发光性能。对比TeO_2-ZnO、Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3两种玻璃基体,TeO_2-ZnO玻璃与(Sr_(0.1)Ca_(0.9))_(0.97)TiO_3∶Eu_(0.03)^(3+)荧光粉有更好的匹配性。

三维花状Sr_2MgSi_2O_7∶Eu^(2+)蓝色发光材料及其发光性能

采用溶胶-凝胶法,以葡萄糖为表面活性剂,成功地合成了三维花状的Sr2MgSi2O7∶Eu2+蓝色荧光粉。利用X射线衍射仪、扫描电镜、荧光光谱仪对产物的结构、形貌和发光性能进行了分析。结果表明,添加适量的葡萄糖对产物的结构无影响,但可改变产物的形貌和提高发光性能。当葡萄糖含量为0.03g/mL时,焙烧后的产物由无规则的块状形貌转变成颗粒形态为花瓣状的特征形貌。所得发光材料在355nm波长的紫外光激发下获得波长为469nm的明亮蓝光,而且发光强度最高。