采用传统高温固相法制备了系列xZnAl2O4/CaAl12O19∶Mn4+(xZAO/CAO∶Mn4+)混合相红光荧光粉, 研究了ZnAl2O4掺杂对CaAl12O19∶Mn4+形貌和发光性能的影响。X射线衍射(XRD)表征结果表明, 在1 723 K下煅烧6 h成功合成了xZAO/CAO∶Mn4+混合相荧光粉, 随着ZnAl2O4掺杂量的增加依然保持两相共存。荧光光谱分析表明, 当x=1时, ZAO/CAO∶Mn4+具有最大的荧光强度, 其值比CaAl12O19∶Mn4+的荧光强度提高了203%。相对于CaAl12O19∶Mn4+荧光粉, ZAO/CAO∶Mn4+荧光粉具有更长的荧光寿命, 其内量子效率提高了211%。在298~418 K温度范围内, ZAO/CAO∶Mn4+荧光粉的绝对灵敏度(Sa)为4.32×10-3 K-1; 在418 K时, 最大相对灵敏度(Sr)为3.65×10-3 K-1。该荧光粉在光学测温方面具有潜在应用价值。

采用高温固相法合成Sr5MgLa2-x-y(BO3)6∶xBi 3+, yM (M=Eu 3+, Y 3+) (0≤x, y≤1)系列荧光粉。用扫描电镜和X射线粉末衍射仪测量样品的形貌和结构,用紫外可见分光光度计和荧光光谱仪测量样品的发光性能。结果表明:在该掺杂浓度范围内,样品为纯相;在波长为339 nm光的激发下,Sr5MgLa2-x(BO3)6∶xBi 3+具有峰值位于431 nm的单峰蓝光发射,为掺杂Bi 3+的 3P1→ 1S0跃迁,猝灭浓度为x=0.24;随着Y 3+浓度增大,Sr5MgLa1.76-y(BO3)6∶0.24Bi 3+, yY 3+荧光粉的发射峰强度增大,激发峰发生红移;在紫外光激发下,Sr5MgLa2-x-y(BO3)6∶xBi 3+, yEu 3+荧光粉存在Bi 3+的蓝光发射和Eu 3+的红光发射,存在Bi 3+到Eu 3+的能量传递,通过荧光衰减曲线可计算出能量传递效率。改变Sr5MgLa2-x-y(BO3)6∶xBi 3+, yEu 3+荧光粉中Bi 3+和Eu 3+的掺杂量或改变激发波长,均可得到可调节的蓝光到红光发射。

利用高温固相法制备NaMg4-xCax(VO4)3∶0.01Eu3+(x=0~2)、NaMg2.1Ca1.9-y(VO4)3∶yEu3+(y=0~0.19)、NaMg2.1Ca1.9-y(VO4)3∶yEu3+,yX-(X=Cl,F)和NaMg2.1Ca1.9-2y(VO4)3∶yEu3+,yM+(M=Li,Na,K)系列荧光粉, 采用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品进行了结构和性能表征。探讨基质结构变化和Li+、Na+、K+、F-、Cl-等阴阳离子的电荷补偿作用对VO3-4和Eu3+发光性能的影响以及能量传递机理。研究表明立方相NaMg2Ca2(VO4)3比四方相NaMg4(VO4)3更能被紫外光有效激发, 同时发射基质的蓝绿光和铕离子的红光, 且VO3-4和Eu3+之间的能量传递效率达到42.21%。电荷补偿剂能显著提高Eu3+的发射强度, 同时基质发光强度减弱表明电荷补偿剂增强了基质与激活剂离子间的能量传递。通过控制合成条件可以得到单一基质白光发射荧光粉。

通过高温固相法合成Ca₂GdZr₂Al₃O₁₂…Mn ⁴⁺等一系列荧光粉,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、荧光分光光度计和紫外可见分光光度计对其物相结构和发光性能进行表征。基质结构表明,[ZrO₆]八面体中的Zr ⁴⁺可以被Mn ⁴⁺取代,XRD图谱和不同温度下合成的荧光粉的发光强度表明,1500 ℃为适宜的合成温度。当Mn ⁴⁺掺杂浓度(物质的量分数)为0.0050时,发光强度最大;当检测波长为703 nm时,激发波长随Mn ⁴⁺掺杂浓度的增加从343 nm移动到374 nm。利用光谱数据计算晶体场参数D_q和Racah参数(B和C),结果表明,Mn ⁴⁺处于强场中。Bi ³⁺、Mn ⁴⁺共掺杂可以增强Mn ⁴⁺的发光,荧光寿命测试结果表明,共掺时荧光粉的荧光寿命均长于Mn ⁴⁺单掺荧光粉,存在Bi ³⁺→Mn ⁴⁺的能量传递。

通过高温固相法合成Sr3LaAxV3-xO12∶Eu3+(A=Mo,W) 荧光粉, 利用MoO2-4和WO2-4取代基质中部分VO3-4, 改变基质组成和结构, 进而影响基质和激活剂Eu3+离子的发光性能。采用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计对所合成样品的物相、形貌、荧光性能及荧光寿命进行表征。研究表明, MoO2-4和WO2-4的部分掺杂对基质发光位置和强度均有影响, 能明显减弱VO3-4的发光, 但对Eu3+离子发光影响不大, 添加电荷补偿剂F-可以加强VO3-4对Eu3+离子的能量传递。通过调整基质VO3-4发光和Eu3+离子发光, 可以得到单一基质的白光荧光粉。初步探讨了阴离子掺杂对Eu3+离子红光发射增强的机理。

采用溶胶凝胶法合成了CaY_1-x-yAlO₄∶xCe ³⁺, yTb ³⁺荧光粉,探讨了稀土离子Ce ³⁺、Tb ³⁺单掺及共掺对样品发光性能的影响。研究结果表明,合成的样品为四方晶系的纯相。在368 nm光激发下,CaY_1-xAlO₄∶xCe ³⁺发射蓝光,发射峰位于445 nm附近;在246 nm光激发下,CaY_1-yAlO₄∶yTb ³⁺发射绿光,发射峰位于418,440,491,548,589,625 nm附近。在Ce ³⁺/Tb ³⁺共掺荧光粉中,Ce ³⁺的能量可传递给Tb ³⁺,使Tb ³⁺的发光增强;当用368 nm或378 nm光激发共掺荧光粉时,Tb ³⁺呈现强烈的绿光发射。调整Ce ³⁺与Tb ³⁺的掺杂浓度可以调整对应的蓝光与绿光的发射强度。

H-PAF(Micro-porous aluminum fluoride)是一种比表面积为20～200 m2/g 的多孔性氟化物, 具有熔点低、活性高等特性。在Eu2+∶(Sr, Ca)AlSiN3烧成工艺中作为助熔剂使用, 与传统的氟化物、硼酸等助熔剂相比, 可以有效增加Eu2+∶(Sr, Ca)AlSiN3荧光粉在合成过程中总的反应活性, 降低反应温度50 ℃以上, 并改善荧光粉的发光性能。本文以H-PAF多孔性氟化物为助熔剂, 合成了Eu2+∶(Sr,Ca)AlSiN3荧光粉, 合成温度从1 800 ℃降低到1 750 ℃, 而且XRD衍射峰更尖锐, 说明H-PAF的添加使晶体结晶性更好。测试了Eu2+∶(Sr,Ca)AlSiN3荧光粉搭配Ga-YAG绿色荧光粉制成器件后的光效。发现添加PAF后, Eu2+∶(Sr,Ca)AlSiN3荧光粉用粉量降低约5%, 器件光通量提高2%以上。

采用溶胶凝胶法合成稀土离子掺杂CaY_1-xAlO₄∶xRE³⁺(RE=Dy,Ho,Sm,Tm)荧光粉。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(TEM)和荧光分光光度计(PL)分别对荧光粉的物相结构、形貌以及荧光性能进行表征。研究结果表明，所合成样品为四方晶系结构的纳米级材料，在紫外光激发下，掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射，当Dy3+、Ho3+、Sm3+和Tm3+ 的掺杂摩尔分数分别为0.03，0.015，0.015，0.02时，样品发光强度最大，分别发射出白光、绿光、橙光和蓝光。

采用高温固相还原法合成Ca_12-x-yM_xAl₁₄O₃₂F₂∶yEu(M=Mg, Sr, Ba)体系荧光粉,分别采用X射线粉末衍射仪和荧光光谱仪测试其物相及荧光性能,通过掺杂碱土金属离子可以调整Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂∶Eu ³⁺ /Eu ²⁺的组成和结构,进而影响Ca_12-x-yM_xAl₁₄O₃₂F₂∶yEu的发光性能。研究结果表明:在Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂∶Eu中掺杂一定浓度的Mg ²⁺不利于Eu ³⁺的还原,掺杂一定浓度的Sr ²⁺或Ba ²⁺有利于Eu ³⁺的还原;通过改变碱土金属离子的掺杂浓度调节Eu ³⁺和Eu ²⁺的浓度比,可以调整蓝光发射和红光发射的强度比,进而使发光颜色从蓝色变为淡紫色,再变为蓝绿色。

采用溶胶凝胶法合成CaYAl1-xO4∶xMn4+红色荧光粉, 用差热热重分析仪(DSC-TGA)、X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光分光光度计对荧光粉进行结构和性能的表征, 研究合成温度、反应时间及Mn4+掺杂浓度对CaYAl1-xO4∶xMn4+发光性能的影响。研究结果表明, 在335 nm光激发下, 荧光粉发射660～780 nm范围的红光, 归属于Mn4+的2Eg→4A2g能级跃迁。在712 nm光监测下, 样品呈现两组激发宽峰, 分别归属于Mn4+离子的4A2g→4T1g(335 nm)和4A2g→4T2g(475 nm)能级跃迁。当煅烧温度为1 200 ℃、反应时间为6 h和Mn4+的掺杂摩尔分数为0.5%时, CaYAl1-xO4∶xMn4+的发光强度最大。