Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce^(3+)-Tb^(3+)共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb^(3+)掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce^(3+)和Tb^(3+)的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb^(3+)掺杂量增加,位于380 nm处Ce^(3+)的特征发射峰减小,543 nm处Tb^(3+)的特征发射峰增强,证实Ce^(3+)和Tb^(3+)之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb^(3+)掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。

用于痕量监测Zr^(4+)、Cr_(2)O_(7)^(2-)、Fe^(3+)、HPO_(4)^(2-)和指纹识别的功能化Eu^(3+)/Tb^(3+)配位聚合物荧光探针的构筑

采用芳香族π共轭及含氮原子有机连接剂,合成同构铽、铕发光配位聚合物(CPs){[Eu(PLIA)_(1.5)(H_(2)O)_(2)]·H_(2)O}_(n)(1)和{[Tb(PLIA)_(1.5)(H_(2)O)_(2)]·H_(2)O}_(n)(2),其中H_(2)PLIA=5-((吡啶-4-基甲基)氧基)苯-1,3-二甲酸。对合成的配合物进行了结构测定、表征和荧光痕量识别实验研究。2个同构配合物具有理想的三维框架结构,π…π堆积及氢键等弱相互作用增强了其化学稳定性;表征显示配位聚合物1和2具有良好的荧光性质、结晶性、热力学稳定性及结构完整性,可作为荧光传感的材料。1和2对水溶液中的Zr^(4+)、Cr_(2)O_(7)^(2-)和Fe^(3+)、HPO_(4)^(2-)具有选择性好、灵敏度高的荧光识别能力,其检出限分别为0.139μmol·L^(-1)(1,Zr^(4+))、0.626μmol·L^(-1)(1,Cr_(2)O_(7)^(2-))、0.430μmol·L^(-1)(2,Fe^(3+))、1.36μmol·L^(-1)(2,HPO_(4)^(2-))。探究了1和2作为探针的荧光猝灭机理。更有趣的是,1和2具有指纹识别性能,其荧光指纹纹路清晰连贯,细节明显,可被清晰观察。

轧制变形量及固溶热处理对TB3钛合金棒材粗大晶组织的影响

对原始锻造组织为粗大晶组织的TB3钛合金棒材进行了热处理实验,研究了经不同变形量轧制及固溶热处理后该钛合金棒材的组织演变规律,并提出了有效改善钛合金棒材组织均匀性的方法。结果表明,TB3钛合金棒材在轧制过程中,纵向粗大晶组织呈条带状分布;变形量越大,粗大晶组织在纵向上更加细长。锻造后,当产生的粗大晶晶粒尺寸小于200μm且轧制变形量达到95%时,固溶热处理后可以消除粗大晶现象。

杂质Mn^(4+)发光中心相关的Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)多色荧光粉发光性能

高性能稀土掺杂多色荧光材料的研发是发展先进荧光防伪技术的必要基础。本文通过高温固相法制备了一系列Tb^(3+)掺杂Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)荧光粉,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)对荧光粉的物相、颗粒尺寸与微观形貌、元素分布进行了系统表征,证实制得了结晶度良好的无规则微米级纯相荧光粉。在紫外377 nm激发下,Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)样品产生高效的Tb^(3+)蓝绿光特征发射,并具有20%Tb^(3+)最佳掺杂浓度,但同时还可发射峰值位于660 nm红光,其并不对应于Tb^(3+)离子的任何辐射跃迁。经电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和稳态/瞬态光谱分析,以及结合文献调研,证实红光~660 nm源于Mn^(4+)^(2)Eg→^(4)A_(2g)电子跃迁发射,Mn杂质元素来自于原材料。综合Tb^(3+)离子和Mn^(4+)杂质离子荧光性能,Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)样品具有200~420 nm范围内激发波长依赖的发光可调谐特性,可实现青、绿、黄、白、红等可视化多色显示效果,有望应用于多色荧光防伪与调控技术。

GdPO_(4)∶Tb^(3+)荧光粉的制备及发光性能研究

稀土Tb^(3+)掺杂磷酸钆(GdPO_(4))绿色荧光粉是实现白光LED的潜在荧光粉,其常规水热法的制备存在反应时间较长、Tb^(3+)的掺杂量偏低等问题。本文采用水热法结合高温烧结制备了一系列Gd_(1-x)PO_(4)∶xTb^(3+)(x=0、1%、5%、11%、13%、15%、17%、19%)样品,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)-能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FT-IR)和荧光分光光度计对所得样品的相结构、形貌、元素组成、光学吸收和发光性能进行了表征。研究结果表明,所合成样品均为GdPO_(4)的纯相,属于单斜晶系独居石结构,且Tb^(3+)均匀分布在GdPO_(4)基质中引起晶格收缩。在274 nm的光激发下,GdPO_(4)∶Tb^(3+)荧光粉的最强发射峰位于545 nm处,属于Tb^(3+)的^(5)D_(4)→^(7)F_(5)跃迁,且其荧光猝灭摩尔分数高达15%,此样品(GdPO_(4)∶15%Tb^(3+))表现出优异的绿光发射和良好的热稳定性。

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。

Gd^(3+)/Ce^(3+)对Tb^(3+)掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO_(2)-B_(2)O_(3)-BaF_(2)组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd_(2)O_(3)掺量下Tb^(3+)的发光性能,并确定了Gd_(2)O_(3)更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光都具有敏化作用,且Gd_(2)O_(3)掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce_(2)O_(3)掺入玻璃后以Ce^(3+)和Ce^(4+)两种价态共存,在还原气氛下掺入相较于空气气氛下掺入更容易保持Ce^(3+)状态,而且Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光具有敏化作用,Ce^(4+)会抑制Tb^(3+)的发光。

稀土发光材料Y_(2)O_(3)∶Tb的制备及表征

以硝酸钇、硝酸铽、氨水为原料,采用水热合成法制备Y_(2)O_(3)∶Tb。实验探究了所需反应物之间的最佳条件,并用红外光谱法和荧光分光光度法对样品进行了表征。结果表明,当反应物硝酸钇与硝酸铽体积比为5∶1,pH值为9.2,煅烧温度为1100℃时,得到样品Y_(2)O_(3)∶Tb良好。Y_(2)O_(3)∶Tb的红外特征峰在1200 cm~(-1)和560 cm~(-1)处,荧光的激发波长为518 nm,具有很强的荧光性能,是比较理想的稀土发光材料。

LiSrPO_4:Tb^(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用高温固相法合成了LiSrPO4:Tb3+发光材料,测定了荧光粉的激发光谱和发射光谱,该荧光粉的激发主峰位于330～390nm,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED管芯相匹配。在紫外激发下的发射峰由位于490nm(5D4-7F6)、545nm(5D4-7F5)、585nm(5D4-7F4)、622nm(5D4-7F3)的四组线状峰构成,对应Tb3+的特征跃迁,其中545nm处最强,呈现绿色发光。考察了掺杂离子浓度对样品发光效率的影响,Tb3+的最佳掺杂摩尔分数为9%,分析了其自身浓度猝灭机理,探讨了敏化剂Ce3+离子的加入对荧光粉发光强度的影响。LiSrPO4:Tb3+是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。

绿色荧光粉NaCaPO4：Tb^3＋的制备与发光特性

采用高温固相法合成了适用于UVLED芯片激发的NaCaPO4∶Tb3+绿色荧光粉并对其发光性质进行了研究。该荧光粉的发射峰位于418,440,492,545,586,622nm,分别对应Tb3+的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3能级跃迁。其中位于492,545nm的发射峰最强,样品发射很好的绿光。主要激发峰位于380~400nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与UVLED芯片的发射相匹配。考察了Tb3+掺杂浓度和Li+,Na+和K+作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响:Tb3+的最佳掺杂浓度为10%,以Li+的补偿效果最好。NaCaPO4∶Tb3+是一种适用于白光LED的绿色荧光材料。

Tb^(3+)掺杂纳米WO_3的制备及其光催化性能

用Na2WO4和盐酸反应新生成的H2WO4与Tb(NO3)3,H2C2O4作起始原料,制备了稀土离子Tb3+掺杂的WO3纳米粉体,并采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)和光电子能谱(XPS)等手段对其结构进行了表征.实验证明,稀土离子Tb3+的掺杂能拓展WO3的光响应范围,显著提高WO3对可溶性染料罗丹明B的光催化降解率和抗光腐蚀性.

Tb^(3+)浓度对SrMoO_4:Tb^(3+)发光性能的影响

采用溶胶-燃烧法合成了Tb3+掺杂的SrMoO4荧光粉并研究了它的发光性能。X射线衍射(XRD)显示,前驱物在750℃下灼烧3 h得到的样品为纯相的SrMoO4。样品的激发谱由一宽带和一组窄峰组成,其中激发强度较强的峰位于288 nm和375 nm。发射谱由4组窄带组成,其中最强峰位于548 nm。对于548 nm(5D4→7F5)发射峰,最佳的Tb3+掺杂摩尔分数为0.05,其浓度猝灭机理为Tb3+离子的电偶极-电偶极相互作用。当尿素用量为理论用量的3倍时,发光强度最强。最佳烧结温度为750℃,最佳烧结时间为3 h。当Tb3+摩尔分数为0.05时,样品发光的CIE色坐标为(0.279 4,0.565 2)。结果表明,Tb3+激活的SrMoO4是一种较好可应用于白光LED的紫外激发的绿光发光材料。

SrAl_2O_4:Tb^(3+),Ce^(3+)发光材料的合成与发光特性

以高温固相法合成SrAl_2O_4:Tb^(3+),Ce^(3+)发光材料,蓄光后在暗室中观察发出明亮的绿光。利用X射线粉晶衍射仪对其进行了物相测定,扫描电镜对其进行了晶相与显微结构分析,分析结果表明,合成物为α-SrAl_2O_4,属于单斜晶系。利用荧光分光光度计进行了光谱分析,测定了所合成样品的激发光谱和发射光谱,研究了Tb^3+)含量与合成荧光粉发光强度的关系,在SrAl_2O_4:Tb^(3+)体系中加入Ce^(3+),发现Ce^(3+)可将能量传递给Tb^(3+),对Tb^(3+)起到了敏化作用。

Ce^(3+)、Tb^(3+)在SrZnP_2O_7材料中的发光及能量传递

采用高温固相法制备了Ce3+、Tb3+激活的SrZnP2O7材料,并研究了材料的发光性质。在290 nm紫外光激发下,SrZnP2O7∶Ce3+材料的发射光谱为双峰宽谱,主峰位于329 nm。SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射光谱由420,443,491,545,587,625 nm六个峰组成,分别对应Tb3+的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4和5D4→7F3特征发射;监测545 nm最强发射峰,所得激发光谱覆盖200~400 nm,主峰为380 nm。研究了Ce3+、Tb3+在SrZnP2O7材料中的能量传递过程,发现,Ce3+对Tb3+具有很强的敏化作用,提高了SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,当Ce3+摩尔分数为3%时,SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度提高了近2倍。引入电荷补偿剂可提高SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,其中以掺入Li+和Cl-时效果最明显。

Ce^(3+)和Tb^(3+)掺杂的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的发光性质

采用传统熔体冷却技术制备Ce3+和Tb3+掺杂的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃,并测试样品的吸收光谱和荧光光谱。实验结果表明:由于Ce3+在5d-4f轨道之间的电子跃迁,基础玻璃掺Ce3+后吸收截止边明显红移;掺Ce3+的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃的荧光发射光谱为峰值位于410nm附近的宽带,对应于Ce3+的5d-4f跃迁;由于SiO2比B2O3的光碱度大,玻璃的荧光发射波长,体现出随硼硅比的降低而略有红移;还原性气氛有利于提高玻璃中Ce3+的含量,从而增强发光强度;对Ce3+和Tb3+共掺玻璃,Ce3+和Tb3+在波长200～311nm间有激发带重叠,因存在竞争吸收,导致以此区间波长激发时Tb3+的发光有所减弱;Ce3+和Tb3+在311～444nm间也有激发带(或激发带与发射带)部分重叠,因Ce3+和Tb3+之间存在的辐射和无辐射能量传递导致Ce3+强烈敏化Tb3+的发光。

Y_2O_2S纳米晶中Tb^(3+)发光的浓度猝灭

制备了Tb^(3+ )浓度不同而粒径相同的一系列纳米晶Y2 O2 S。由于表面态对发光的猝灭作用 ,Tb3 + 离子5D3发光的寿命与体材料比较明显缩短。研究了5D3和5D4 能级发光的浓度猝灭 ,发光强度与浓度的关系以及发光的衰减曲线都表明 :5D3的浓度猝灭是电偶极 电偶极相互作用引起的 ,而5D4 的浓度猝灭是交换相互作用引起的。

冷却速度对TB3合金组织和性能的影响

针对TB3钛合金生产中存在的问题,研究了热处理冷却速度对合金组织和性能的影响。结果表明,冷却速度对TB3合金性能影响不大,但水冷试样的性能稍优;经固溶处理,晶粒等轴化并进一步长大,水冷试样组织的尺寸大小及均匀性稍好于空冷试样的。

Tb^(3+)和Gd^(3+)掺杂的纳米TiO_2薄膜的制备及发光性能与发光机理

以钛酸正丁酯[Ti(OBu)4]为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Tb3+和Gd3+共掺杂的纳米TiO2发光薄膜,并探讨了Gd3+对Tb3+的增敏作用机理.通过X射线衍射(XRD)、TG/DTA综合热分析仪、傅里叶变换红外仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)和光致发光(PL)光谱分别对不同制备条件下的TiO2薄膜进行了表征.结果表明,TiO2薄膜具有一定的择优取向,晶相为锐钛矿相,形成了良好有序的晶体结构,且样品粒径分布均匀,颗粒大小约为15 nm;以230 nm作为激发光,Gd3+的共掺对纳米TiO2发光薄膜中Tb3+的发光有显著增强作用.

Eu^(3+)和Tb^(3+)掺杂的Y_2SiO_5体系发光特性研究

采用溶胶 凝胶法合成了Eu3+和Tb3+掺杂的Y2SiO5基发光材料。通过测量它们的激发光谱和发射光谱,研究了它们的发光特性,探讨了材料中Tb3+和Eu3+两种发光中心间的能量传递关系。结果表明,Eu3+在其中的特征发射以5D0→7F2电偶极跃迁为主,Eu3+处于非反演对称中心格位;Tb3+在其中的发射为5D4→7FJ(J=4～6)跃迁发射。当Eu3+和Tb3+共存于Y2SiO5基质中时,Eu3+的发射增强,Tb3+的发射减弱,存在Tb3+→Eu3+能量传递,Tb3+对Eu3+具有敏化作用。

用于GaAs太阳能电池的NaYF_4中Tb^(3+)-Er^(3+)耦合对的光谱转换

观测到一种以Tb3+-Er3+进行光谱转换的量子剪裁现象。一个高能紫外光子(Tb3+的7F6→5L1)被量子剪裁成两个低能光子:一个是近红外光子(Er3+的4I9/2→4I15/2),另一个是蓝色光子(Tb3+的5D4→7F6),它们两个都可以被GaAs太阳能电池有效地吸收。量子剪裁效率高达188%,接近理论极限的200%。从Tb3+(5L1→5D4)到Er3+(4 I15/2→4 I9/2)的能量传递的能量失配是237 cm-1,比NaYF4中的声子能400 cm-1小,能量传递是近共振的。Tb3+施主间的能量迁移可以近似地用扩散模型处理,从Tb3+-Er3+对之间能量传递的初始过程发现,偶极-偶极相互作用占主导地位。