湖南师范大学化学化工学院 光能转换材料湖南省高校重点实验室，湖南 长沙 410081
近红外光谱调控对于开发新型近红外荧光粉至关重要。3d3电子构型的Cr3+具有波长可调谐的宽带近红外发光性质，是一种理想的近红外激活剂离子。由于d轨道对晶体场敏感，Cr3+离子发射波长强烈依赖于其配位晶体结构，明确配位结构与发光性质之间的构效关系是指导近红外荧光粉理性设计的理论基础。而实际上晶体结构复杂，影响局部配位结构性质的因素很多，难以形成明确的构效关系。AMP2O7（A=Li，K；M=Ga，Sc，In）系列焦磷酸盐晶体中具有孤立的［MO6］八面体结构特征，可为Cr3+提供孤立的配位环境，孤立格位大大减少了晶体结构的复杂性，为构效关系的建立提供了合理性保障。本文以AMP2O7∶Cr3+系列荧光粉为研究对象，Cr3+取代在孤立的［MO6］八面体中心格位，具有波长可调谐的近红外发光性质，其发射波长随M3+和A+组分变化而发生迁移，以Cr3+发射波长对孤立配位结构特征的依赖关系初步构建［MO6］—Cr3+近红外发射波长的构效关系，以期能为Cr3+近红外发射材料理性设计提供一些依据和思路。
近红外 荧光粉 Cr3+ 构效关系 near-infrared（NIR） phosphor Cr3+ structure-function relationship
湖南师范大学 化学化工学院, 湖南 长沙 410081
采用两步烧结法低温制备了Sr2MgAl22O36∶Mn4+-(SiO2-Al2O3-ZnO-BaO)荧光玻璃(SMA∶Mn4+-PiG)。通过X射线衍射、扫描电镜、光致激发和发射光谱、荧光衰减曲线等手段对其物相、成分与发光性能进行了研究。实验结果表明, 形成PiG后, SMA∶Mn4+荧光粉的物相和元素组成保持不变。不同SAM∶Mn4+含量的PiG样品在328 nm光激发下, 在661 nm处均显示强的发射带, 归属于荧光粉中Mn4+的2E→4A2跃迁, 发光光谱与植物光敏色素的红区吸收光谱匹配良好。随着荧光粉含量的增加, SAM∶Mn4+-PiG的发光强度逐渐增大。15%SMA∶Mn4+-PiG样品的内、外量子效率分别为26%和20%, 低于SMA∶Mn4+荧光粉的59%和40%。相比于SMA∶Mn4+荧光粉, 荧光玻璃的吸收效率和热稳定性略有提高。通过与高功率紫外芯片封装, SMA∶Mn4+-PiG红光LED器件在100 mA驱动电流下展现了最高的电致发光强度
荧光玻璃 植物生长 发光二极管 phosphor-in-glass plant growth Mn4+ Mn4+ LED
湖南师范大学化学化工学院 资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 湖南 长沙 410081
采用高温固相法合成Ca0.8Zn0.2TiO3∶0.2%Pr3+,Si4+和Ca0.8Zn0.2TiO3∶0.2%Pr3+,Si4+,Lu3+荧光粉。通过X射线衍射仪、电子顺磁共振光谱仪、显微拉曼光谱仪和荧光光谱仪等表征了该系列荧光粉的物相组成、微观结构和发光性质。结果表明, 以β-Si3N4为硅源制备的荧光粉具有最佳的光学性能。加入ZnO后, 荧光粉由CaTiO3、Zn2TiO4和Ca2Zn4Ti16O38三相组成, 其中CaTiO3为主相。电子顺磁共振谱证实了Pr4+存在, Lu3+的添加使［Pr4+Ti3+O3］+簇显著增加, 电子顺磁共振谱和拉曼光谱均证实Si4+、Lu3+的掺杂使局部TiO6簇对称性提高, 有利于Pr3+发光中心的能量传递。在336 nm激发下, 荧光粉展示了很强的位于612 nm的红光发射(归属于Pr3+的 1D2 →3H4跃迁)及理想的红光色坐标(x=0.670, y=0.330)。Si4+和Lu3+的添加显著增强了370 nm激发下红光发射, Ca0.8Zn0.2TiO3∶0.2%Pr3+,3.2%Si4+荧光粉的余辉寿命最长。
Lu3+掺杂 红色长余辉 Ca0.8Zn0.2TiO3∶Pr3+ Ca0.8Zn0.2TiO3∶Pr3+ β-Si3N4 β-Si3N4 Lu3+ doped red long persistence
湖南师范大学化学化工学院 资源精细化与先进材料湖南省高校重点实验室, 湖南 长沙 410081
以钛酸丁酯、醋酸钙、醋酸锌、柠檬酸和乙二醇为原料, 采用溶胶-凝胶法制备Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+, Na+ 发光粉。研究了前驱溶液的pH值对溶胶-凝胶转变过程、发光粉物相组成、样品形貌和发光性质的影响。通过热重-差热分析(TG/DTA)、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)对前驱物分解、发光粉物相和颗粒大小进行了研究。采用荧光光谱对材料的光谱性质进行了表征。研究发现前驱溶液pH ≤ 3时, 所得发光粉样品为蓬松的、颗粒均匀的单相Ca2Zn4Ti16O38粉末, 红色余辉时间较长; 随着pH值增大, 逐渐有杂质相TiO2、CaTiO3和Zn2TiO4生成, 并且样品颗粒逐渐变大, 颗粒团聚呈现不规则形状, 余辉时间变短。结果表明, 只有在pH ≤ 3条件下以溶胶-凝胶法制备Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+, Na+ 发光粉下才能获得被日光有效激发, 并呈现余辉衰减慢的红色长余辉(644 nm)发光。
溶胶-凝胶法 pH值 红色发光粉 长余辉 Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+ Ca2Zn4Ti16O38∶Pr3+ sol-gel method pH value red phosphor long afterglow
