研究目的
研究碱金属离子(Li+、Na+、K+)存在下Tm3+、Yb3+共掺杂CaZrO3荧光粉的上转换与下转移发射增强效应。
研究成果
钠离子共掺杂荧光粉由于实现了最佳的电荷补偿并增强了晶体场的不对称性,在上转换和下转移发射中表现出最高的增强效果,使其适用于蓝光和白光发光应用。未来的工作可以探索其他基质或掺杂组合以实现进一步优化。
研究不足
该研究仅限于特定掺杂浓度(1.0 mol% Tm3?、3.0 mol% Yb3?、10 mol% 碱金属离子)及固态反应法;其他合成方法或浓度可能产生不同结果。增强机制依赖于电荷补偿与晶体场不对称性,未必适用于其他基质材料。由于锂离子半径过小,EDS检测中未发现锂元素,导致无法进行完整元素分析。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用固相反应法合成样品,通过XRD、SEM、EDS、FTIR、UV-Vis-NIR吸收光谱、上转换与下转移发射光谱及寿命测试对荧光粉进行表征。理论模型包括用于晶粒尺寸计算的Debye-Scherrer和Williamson-Hall方法,以及光子参与机制的功率依赖分析。
2:样品选择与数据来源:
样品为1.0 mol% Tm3?和3.0 mol% Yb3?共掺杂CaZrO?基质,分别添加/不添加10 mol%碱金属离子(Li?、Na?、K?)。原料选用指定品牌的CaCO?、ZrO?、Yb?O?、Tm?O?、Li?CO?、K?O和Na?O。
3:0 mol% Tm3?和0 mol% Yb3?共掺杂CaZrO?基质,分别添加/不添加10 mol%碱金属离子(Li?、Na?、K?)。原料选用指定品牌的CaCO?、ZrO?、Yb?O?、Tm?O?、Li?CO?、K?O和Na?O。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括XRD仪(Rigaku RINT/DMAX 2200 H/PC)、SEM(JEOL-TM JSM 5410)、FTIR光谱仪(Perkin Elmer Frontier)、UV-Vis-NIR光谱仪(Perkin Elmer Lambda 750)、单色仪(Horiba JobinYvon iHR320)、光电倍增管探测器(1424M型)、数字示波器(Hameg HM 1507)及FL-3光谱仪(Horiba Jobin Yvon)。材料与合成部分所列一致。
4:0)、FTIR光谱仪(Perkin Elmer Frontier)、UV-Vis-NIR光谱仪(Perkin Elmer Lambda 750)、单色仪(Horiba JobinYvon iHR320)、光电倍增管探测器(1424M型)、数字示波器(Hameg HM 1507)及FL-3光谱仪(Horiba Jobin Yvon)。材料与合成部分所列一致。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:合成过程包括按化学计量比混合原料、1573 K加热5小时及研磨成粉。表征手段包含XRD结构分析、SEM形貌观察、EDS元素分析、FTIR振动基团检测、吸收光谱测试、980 nm激光激发上转换发射、寿命测量,以及277/360 nm激发下的下转移发射。
5:数据分析方法:
采用Debye-Scherrer和Williamson-Hall方程计算晶粒尺寸,幂律分析光子数,指数拟合寿命数据,CIE坐标进行色度分析。
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获取完整内容-
X-ray diffraction machine
RINT/DMAX 2200 H/PC
Rigaku
Structural characterization using Cu Kα radiation
-
Scanning electron microscopy unit
JSM 5410
JEOL-TM
Studying surface morphology
-
Fourier transform infrared spectrometer
FT-IR/FIR spectrometer Frontier
Perkin Elmer
Studying vibrational groups
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UV-Vis-NIR spectrometer
Lambda 750
Perkin Elmer
Recording absorption spectra in diffuse reflectance mode
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Monochromator
iHR320
Horiba JobinYvon
Recording emission spectra
-
Photomultiplier tube detector
1424M
Detecting emission signals
-
Digital oscilloscope
HM 1507
Hameg Instruments
Monitoring decay for lifetime measurements
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Spectrometer
FL-3
Horiba Jobin Yvon
Monitoring excitation and emission spectra
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Diode laser
Excitation source for upconversion emission at 980 nm
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