采用自蔓延燃烧法结合后期热处理手段制备得到了Y3+/Pr3+共掺杂的CaGdAlO4荧光粉材料.实验结果表明: 当用与Gd3+离子半径较近的Y3+来取代Gd3+时, Pr3+的光致发光强度增强, 使来自 Pr3+的4f-5d跃迁的吸收峰峰值位置发生了从261 nm至259 nm的蓝移.在确定 Y3+的最优浓度为50%, Pr3+的最优浓度为0.5%时, 进一步制备了Y3+/Pr3+/Yb3+共掺杂的CaGdAlO4荧光粉材料, 并实现 了从深紫外到近红外的量子剪裁.在Yb3+的浓度达到6%时, Yb3+位于980 nm的发射峰最强.经计算Y3+/Pr3+/Yb3+共掺杂的CaGdAlO4材料的量子剪裁效率约为168%, 优于Pr3+/Yb3+共掺杂的CaGdAlO4荧 光粉.此外, 在254 nm紫外光照射下, Y3+取代Gd3+的策略在一定程度上抑制了CaGdAlO4荧光粉材料的晶格热化现象.综上, 用价格更低的Y部分取代Gd, 可使CaGdAlO4: Pr3+/Yb3+荧光粉制备成本降 低, 并进一步优化其量子剪裁性能.该研究对硅空间太阳能电池的应用开发具有实际意义.

目前, 在Cr3+掺杂的近红外长余辉材料中, 主要研究工作是关于强晶体场和中等晶体场格位的发光中心与长余辉特性（发射波长、 余辉时间和光存储性质）的依赖关系, 但缺乏对处于弱晶体场格位的Cr3+与长余辉特性关系的研究。 采用自蔓延燃烧法制备了不同铬离子掺杂浓度的钆铝酸钙(CaGdAlO4∶x%Cr3+)近红外长余辉发光材料。 采用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 激发和发射光谱等技术手段研究了离子掺杂浓度和热处理条件对粉末样品的微结构、 形貌、 粒子尺寸及发光性能的影响。 结果表明： 在0.1%～2.0%的掺杂浓度范围内, 由于具有相同配位数的Cr3+和Al3+半径相近, Cr3+取代了CaGdAlO4中的Al3+格位。 从样品的激发谱中可以发现, 240, 373及592 nm的激发峰分别归属于Cr3+的4A2→4T1(4P), 4A2→4T1(4F)和4A2→4T2(4F)的跃迁, 对应于276和313 nm的激发峰则来源于基质中的Gd3+ 8S2/7→6Ij和6P2/7→8S2/7的跃迁； 在红光（592 nm）的激发下, 650～850 nm范围内出现了极大值位于744 nm的近红外宽带发射, 并叠加有若干窄带近红外发射。 近红外发光强度随着Cr3+的掺杂浓度的增加呈先增加后下降的趋势, 最佳掺杂浓度为1%。 对上述优化浓度的样品经真空气氛800 ℃热处理后, 发现样品的平均晶粒尺寸由417 nm增大到843 nm, 发光强度增强了2倍。 实验发现, 在CaGdAlO4基质中, Cr3+取代了处于弱晶体场环境的Al3+格位。 通过晶场参数计算和光谱分析, 指认了样品光致发光的起源。 通过激发光谱数据的计算, 发现晶体场强度Dq/B=1.54<2.3, 理论计算表明Cr3+处于较弱的晶体场格位环境, 与实验研究结果相符合。 发射光谱中670 nm宽带发射可归属为4T2→4A2的零声子线, 744和756 nm宽带发射对应于4T2→4A2的声子边带跃迁。 热处理后的样品, 余辉时间超过了60 s。 尤其, 与Cr3+处于中等和强晶体场格位的情形相比（近红外发射峰极大值位于697 nm）, 处于弱晶体场环境的铬离子近红外发射峰的极大值移动到744 nm, 更接近于第一生物窗口的中央, 这将更有利于生物医学成像的应用。 该研究对发现新型长余辉发光材料和拓展其应用具有重要的实际意义。

通过Li+/La3+同比例共掺杂策略, 在氢气气氛下烧结制备了Li0.06La0.06Ba0.84Si2O5∶4%Eu2+ (LLBSO∶Eu2+)高效绿色发光荧光粉。相比于未掺杂样品Ba0.96Si2O5∶4%Eu2+ (BSO∶Eu2+), Li+/La3+共掺有助于单一相LLBSO∶Eu2+荧光粉的合成, 能有效降低烧结的温度和缩短合成时间。我们发现该策略节约荧光粉合成成本的同时, 也可以显著提高其光学性能。相关测试表明, Li+/La3+共掺杂样品平均颗粒尺寸主要分布在1.1~2.7 μm, 颗粒团聚现象不明显, 符合涂覆LED芯片要求。该样品可以有效地被365 nm近紫外LED芯片激发, 产生位于502 nm的强的宽带绿光发射, 其归属于Eu2+的5d-4f跃迁, 发光强度是未掺杂样品的168%。此外, LLBSO∶Eu2+荧光粉在150 ℃时发光强度仍保持在室温时的98%左右, 具有良好的热稳定性。该样品CIE坐标位于绿光区(0.217, 0.410)。通过绿粉/红粉和绿粉/红粉/蓝粉混粉策略, 制得了色温为2 918~4 037 K的白色发光LED, 其显色指数(Ra)均大于85, 具有良好的热稳定性。实验结果表明, Li+/La3+共掺单一相的BSO∶Eu2+绿色发光荧光粉是制备近紫外激发白光发射LED的优良候选荧光粉材料。

采用碳包埋方法制备了不同Eu2+掺杂浓度的七铝酸十二钙(C12A7∶x%Eu2+)导电荧光粉。在254 nm的紫外光激发下, 样品呈现出位于444 nm的蓝光宽带发射峰, 其来源于Eu2+的4f65d1-4f7跃迁。当Eu2+的掺杂浓度为1.0%时, 蓝光发射强度最大。通过漫反射吸收光谱结合经验公式可计算C12A7∶1.0%Eu2+粉末样品的困陷于笼中的电子浓度为3.40×1019 cm-3。在空气气氛下对C12A7∶1.0%Eu2+样品进行热处理, 通过减少困陷于笼中的电子浓度, 即增加困陷于笼中的O2-离子浓度, 可进一步提高样品的发光强度。阴极射线发光实验结果表明：铕掺杂七铝酸十二钙蓝光发射导电荧光粉在低压场发射显示器件中有潜在的应用前景。

采用自蔓延燃烧法制备了不同Eu3+掺杂浓度的CaGd1-xAlO4∶xEu3+(CGA∶xEu3+)X射线荧光粉材料.当Eu3+掺杂浓度在0~0.150范围时, Eu3+取代了基质中处于无中心反演对称的格位, 使CGA∶xEu3+样品呈现为单一相, 并可观察到红光发射.当x=0.100时, 红光发射强度达到最大.随着Eu3+离子浓度增加, Eu3+离子之间的距离减小, 增大了Eu3+→Eu3+→猝灭中心的能量传递几率, 出现了发光猝灭现象.实验发现, 当Eu3+掺杂浓度为0.003时, 光激励发光强度最大.对CGA∶0.003Eu3+样品进行氮气气氛热处理后, CGA中的OH-离子基团减少, 红光发射的发光强度增强.热释曲线表明CGA∶0.003Eu3+样品中存在两种类型的陷阱, 其陷阱深度分别为0.79 eV和0.93 eV.经氮气热处理后的CGA∶0.003Eu3+样品, 较深陷阱数量显著增多, 光激励发光强度增强, 光存储性能显著提高.随着X射线辐照时间的增加, X射线吸收剂量在0~11.8 Gy范围内大致呈线性增加的趋势.当X射线吸收剂量为1.2 Gy时, 以在氮气气氛下热处理CGA∶0.003Eu3+圆片为成像板, 得到了较高质量X射线红色成像.实验结果表明, Eu3+掺杂的CGA X射线荧光粉材料在以CCD为光探测器的计算机X射线医学成像技术中有潜在的应用前景.

采用自蔓延燃烧法结合高温热处理方法制备了镝离子掺杂浓度不同的七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3∶x%Dy3+, C12A7∶x%Dy3+)X射线荧光粉材料。实验发现, 该系列荧光粉在350 nm激发下, 可观察到位于486 nm和575 nm的两个发光峰, 其分别来源于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁。当镝掺杂摩尔分数为0.3%时, 两个发光峰的发射强度最大。在氮气气氛下, 1 300 ℃热处理C12A7∶x%Dy3+荧光粉后, 与未热处理样品相比, 笼中OH-基团减少, 导致其光激励发光强度显著增大, 并产生了更多的深陷阱。通过使用氮气气氛热处理后的C12A7∶0.3%Dy3+粉末制成的成像板, 以包覆有绝缘层细电线为成像目标, 发现在合适的X射线吸收剂量下(0.54 Gy), 可以实现高质量的X射线成像。以上实验结果表明, 镝掺杂的七铝酸十二钙X射线荧光粉材料在数字化静态X射线图像目标检测技术中有潜在的应用前景。

采用自蔓延燃烧法制备了不同镨掺杂浓度的12CaO·7Al2O3∶Pr3+(C12A7∶Pr3+)X射线影像存储荧光粉。在232 nm激发下, 发现Pr3+掺杂摩尔分数为0.3%的荧光粉位于486 nm的蓝光发射峰呈现最大的发光强度。对C12A7∶0.3%Pr3+样品进行真空热处理后, C12A7笼中的O2-基团数量减少, 同时类F+色心的空笼子的数量增多, 导致陷阱数目增加和光激励发光强度增大。热释发光实验表明: C12A7∶0.3%Pr3+样品中存在两个深陷阱, 陷阱深度分别约为0.69 eV和0.80 eV; 经过真空热处理后的C12A7∶0.3%Pr3+荧光粉, 陷阱深度变深, 陷阱数目增多, 光存储性能变好。当吸收的X射线剂量为5.2 Gy时, 可以实现分辨率较高的X射线成像。实验结果表明, 镨掺杂C12A7荧光粉在计算机X射线摄影领域有潜在的应用前景。

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12CaO·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→ 2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。

采用自蔓延燃烧法制备了不同 Nd3+掺杂浓度的具有笼状结构的12CaO·7Al2O3(C12A7∶x%Nd3+)粉体材料。在808 nm波长的激发下,观测到了位于887,1 069,1 340 nm附近的3个近红外发射峰,分别归属于Nd3+的4F3/2→4IJ/2(J=9,11,13)跃迁。Nd3+掺杂摩尔分数达到0.5%时,红外光发射较强,且没有观察到杂质相。在H2气氛下对样品进行1 300 ℃热处理之后,笼中OH-和H-浓度增加,笼子发生畸变,晶粒尺寸变大,样品的结晶性变好。通过在空气下热处理,减少了高能振动基团OH-的数目,进一步增强了近红外光发射。变温光致发光谱测量结果表明,C12A7∶x%Nd3+样品具有较高的热激活能,在红外激光器上有潜在的应用前景。