Zn_(3)(VO_(4))_(2):xDy^(3+)黄色荧光粉的制备与性能

以氧化锌和五氧化二钒为原料,氧化镝为掺杂离子,利用高温固相法合成了一系列的掺杂稀土镝的钒酸锌黄色荧光粉。对其光学性能进行了研究,结果表明,所制备的粉体都保持了矾酸锌的结构,并且荧光粉的发射光是VO_(4)^(3+)基团和Dy所致。当激发波长为350 nm时,其发射峰是位于510~595 nm的宽带状光谱,主峰位于563 nm处。研究了合成温度和Dy掺杂浓度对发光性能的影响,结果表明,当合成温度为800℃和Dy掺杂摩尔分数为6%时,Dy^(3+)能很好地进入到矾酸锌的晶格中,减小了荧光材料光学带隙,增强了光的吸收性能。暗室环境下封装后的荧光粉LED芯片具有良好的黄色发光性能。

SiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合材料的3D打印制备及对染料废水的处理性能

使用直写型3D打印的方式制备了高比表面积与多孔结构的SiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合气凝胶材料,并对材料的微观形貌、多孔结构进行了表征,测试了其对于模拟溶液中高浓度罗丹明B(RhB)的吸附及催化降解性能。研究结果表明,3D打印SiO_(2)块体气凝胶比表面积达482.1 m^(2)/g,具备孔隙体积为1.195 cm^(3)/g的纳米多孔结构,对RhB具有好的吸附性能。经g-C_(3)N_(4)修饰所得的SiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合气凝胶材料孔结构与比表面积变化不大,除仍保持较高的吸附性能外,在紫外光照下对RhB(100 mg/L)的去除率可达99%以上。经5次循环测试后SiO_(2)/g-C_(3)N_(4)复合气凝胶对RhB的去除率仍达92.98%,相比之下3D打印SiO_(2)气凝胶仅为55.75%。机理分析表明,复合材料中的g-C_(3)N_(4)可吸收光能并生成光生电子空穴对,其与H_(2)O和O_(2)作用产生氧化活性物质超氧自由基,最终均参与光催化氧化还原反应中对RhB大分子的催化氧化降解。3D打印结构具有的高比表面积实现了催化剂与RhB大分子较大的反应接触面积,提高了复合材料的光催化降解效率及循环稳定性。

无压烧结制备Y_(2)MgAl_(4)SiO_(12)∶Ce^(3+)荧光陶瓷及光学性能

Y_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)荧光粉是目前白光LED的主要发光材料,但在使用时存在封装树脂因散热不佳而发生老化等问题。本文采用无压烧结制备了Y_(2)MgAl_(4)SiO_(12)∶Ce^(3+)透明陶瓷荧光体,用于替代荧光粉体和调控发光性能。首先通过化学共沉淀法制备前驱体粉体,经高温煅烧后采用冷等静压成型,最后在马弗炉中1 600℃煅烧制得透明荧光陶瓷。研究了Ce^(3+)掺杂浓度和样品厚度对材料性能的影响,其中掺杂量为0.5%的样品在800 nm处具有56%的透过率,在450 K下发光强度仍能保持室温强度的84%。与蓝光芯片组装成器件测试表明,荧光陶瓷在蓝光LEDs/LDs的激发下发出白光,其CIE色度坐标分别为(0.307 6,0.332 9)和(0.308 0,0.331 6),光效分别为62.6 lm/W和146.3 lm/W。研究结果表明,YMAS∶Ce荧光陶瓷可应用于白光LEDs/LDs领域。

Mo-Zn_(0.5)Cd_(0.5)S@NiCo_(2)S_(4)掺杂-异质结体系的制备及其双功能光催化性能研究

采用溶剂热与水热法制备了Mo-Zn_(0.5)Cd_(0.5)S@NiCo_(2)S_(4)掺杂-异质结光催化剂,系统表征了光催化剂的晶体结构、元素组成、微观形貌和光电性能,通过差分电荷密度的计算并阐释了电子转移方向。结果表明,Mo的掺杂改变了Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的晶格和能带结构,异质结的构筑增加了光催化活性位点,加快了电子转移速率。在可见光照射下,通过降解四环素(TC)溶液同时产氢来考察双功能光催化剂的活性。60 min内,TC的降解率可达75%,氢气产量达1146.72μmol/g/h。

Zn_(2)GeO_(4)/MXene材料作为钠离子电池负极的性能

采用水热法制备了Zn_(2)GeO_(4)/MXene复合材料,以Zn_(2)GeO_(4)/MXene复合材料作为负极材料组装了钠离子电池,并对钠离子电池的电化学性能进行了分析和研究。测试结果表明在100 mA·g^(-1)的电流密度下,100圈充放电循环后,Zn_(2)GeO_(4)/MXene复合材料作为负极的钠离子电池的库仑效率为99%,比容量为75 mA·h·g^(-1),是纯Zn_(2)GeO_(4)的2倍。研究结果表明,MXene的加入不仅有利于减少Zn_(2)GeO_(4)材料的团聚和在循环过程中的分解,而且有效缓解了充放电过程中Zn_(2)GeO_(4)材料的体积膨胀,有利于提升复合材料的界面稳定性。同时,MXene层间丰富的官能团也为Na^(+)的嵌入提供了更多的活性位点,对Na^(+)的存储表现出协同增强作用,从而提高了复合材料的电化学性能。该研究结果有助于钠离子电池负极材料的研究和应用。

聚甲基丙烯酸对STI CMP中SiO_(2)和Si_(3)N_(4)去除速率选择比的影响

在浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光(CMP)中,需要保证极低的Si_(3)N_(4)去除速率,以及相对较高的SiO_(2)去除速率,并且要达到SiO_(2)与Si_(3)N_(4)的去除速率选择比大于30的要求。在CeO_(2)磨料质量分数为0.25%,抛光液pH=4的前提下,研究了聚甲基丙烯酸(PMAA)对SiO_(2)与Si_(3)N_(4)去除速率以及二者去除速率选择比的影响,分析了PMAA在影响SiO_(2)与Si_(3)N_(4)去除速率过程中的作用机理。结果表明,PMAA的加入可以降低SiO_(2)与Si_(3)N_(4)的去除速率,当PMAA的质量分数为120×10^(-6)时,SiO_(2)和Si_(3)N_(4)的去除速率分别为185.4 nm/min和3.0 nm/min,去除速率选择比为61。抛光后SiO_(2)与Si_(3)N_(4)晶圆表面有较好的表面粗糙度,分别为0.290 nm和0.233 nm。

Ru/SiO_(2)催化NaBH_(4)还原苯制环己烷性能研究

通过浸渍原位还原法制备了Ru/SiO_(2)催化剂,考察了载体粒径和织构性质对Ru催化NaBH_(4)还原苯制环己烷性能的影响,并优化了反应条件。结果表明,NaBH_(4)还原苯制环己烷反应主要发生在催化剂的大孔和外表面上。不同粒径、不同用量SiO_(2)负载Ru催化NaBH_(4)产氢速率与它们催化NaBH_(4)还原苯制环己烷的收率趋势大致相同,说明苯是由NaBH_(4)在Ru上解离的活性氢还原的。当RuCl_(3)·3H_(2)O与SiO_(2)(50 nm)的物质的量之比为1∶12.8,RuCl_(3)·3H_(2)O、NaOH和NaBH_(4)的浓度分别为0.030 mol/L、0.053 mol/L和1.74 mol/L时,NaBH_(4)水解产生适宜的活性氢,还原RuCl_(3)·3H_(2)O生成适宜的金属Ru活性位,环己烷收率高达99.8%。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性吸附剂的制备及其对Er(Ⅲ)和Ho(Ⅲ)的吸附性能

稀土资源的开采伴随着稀土离子排放,对水资源造成了严重污染。吸附法是处理水相稀土离子污染的一种高效技术,磁性吸附剂能够加速固液分离,具有较大的研究价值。本研究以FeCl_(3)·6H_(2)O、甘醇、醋酸钠、聚乙二醇(PEG2000)等为原料,采用溶剂热法在200℃的条件下制备粒径约为230 nm的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒,将其加入正硅酸乙酯中,利用氨水水解聚合,即可形成粒径约为300 nm的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性吸附剂材料。此复合材料为核壳结构,包含Fe_(3)O_(4)和SiO_(2)两种晶型结构。SiO_(2)的包覆未对Fe_(3)O_(4)物相结构产生较大影响,在包覆的同时能够显现出一定的磁性性能。此复合材料对Er(Ⅲ)和Ho(Ⅲ)的最大吸附容量分别达到10.03 mg/g和5.25 mg/g。

Al_(2)O_(3)表面包覆增强K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)荧光粉发光性能和湿热稳定性

研究了粉末原子层沉积技术(ALD)在白光LED用K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)(KSFM)红色荧光粉包覆和表面改性中的应用,以及对其结构特性、发光性能和湿热环境中稳定性的影响。结果表明,采用ALD技术以三甲基铝作为前驱体、臭氧作为氧化剂,可以在KSFM表面形成氧化铝包覆层。X射线衍射、表面形貌分析表明,ALD处理过程不会影响KSFM荧光粉的晶相和形貌特征。发光光谱分析表明,由于氧化铝钝化特性还会增强KSFM荧光粉的发光强度,并且不改变其发光波长。相较于未经包覆的KSFM荧光粉,包覆层可以显著改善KSFM粉末的湿热环境稳定性,ALD包覆后样品的相对发光强度在85%湿度/85℃环境中老化处理24 h后仍能保持初始值的84%。

“新工科”背景下生物制药专业多学科交叉融合的探索研究——以Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米粒子的制备及应用实验为例

“新工科”背景下,多学科交叉融合已成为生物制药专业教学育人的新方式,对培养“明德求真,弘药济世”的卓越应用型工程人才具有重要意义。本文将以Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳磁性纳米粒子的制备及应用实验为例,顺应教育部“三全育人”的战略要求,在调动学生科研的积极性和主动性的同时,探索生物制药与有机化学之间的联系,挖掘多学科交叉融合的独特优势,提高学生的科学探究能力和实验操作能力。

Sol-Gel法和微波辐射法合成亚纳米级Zn_2SiO_4∶Mn^(2+),Er^(3+)高效绿色荧光体

用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法和微波法合成了亚纳米级Ｚｎ２ＳｉＯ４∶Ｍｎ２＋ ， Ｅｒ３＋ 高效绿色荧光体， 考察了Ｍｎ２＋ 单掺和Ｅｒ３＋ 敏化的荧光体的发光， 探讨了掺杂浓度对发光性质的影响， 发现Ｅｒ３＋ 可有效敏化Ｍｎ２＋ 的发光． ＳＥＭ 表明Ｚｎ２ＳｉＯ４∶Ｍｎ２＋ ， Ｅｒ３＋ 的粒度约为１５０～３５０ｎｍ ．

双波长发射长余辉纳米颗粒Zn_(2)SiO_(4)∶Ga的制备及动态防伪应用

双波长发射的长余辉纳米材料在信息加密与防伪方面有着重要的应用潜能。采用水热和煅烧结合的方法,制备了具有双波长发射的Zn_(2)Si_(x)O_(4)∶Ga_(0.01)(x=0.8~1.2)长余辉纳米颗粒。通过优化合成过程中前驱体溶液的pH值和硅离子含量,使Zn_(2)Si_(x)O_(4)∶Ga_(0.01)获得了较好的长余辉发光性能。研究结果表明,Ga^(3+)掺杂对Zn_(2)SiO_(4)的晶体结构没有影响,当前驱体溶液pH值为7时,Zn_(2)Si_(1.1)O_(4)∶Ga_(0.01)纳米颗粒分散性较好,平均粒径为(86.18±1.26)nm。在254 nm紫外光激发下,Zn_(2)Si_(1.1)O_(4)∶Ga_(0.01)在417和770 nm两个波长下发射,417 nm下的平均发光寿命(τav)为54.05 s,770 nm下的平均发光寿命为96.35 s,在近红外区可观察到216 h的余辉发光,并成功应用于多模动态防伪中。双波长发射的Zn_(2)Si_(x)O_(4)∶Ga_(0.01)还将在生物传感与成像等领域具有潜在应用价值。

不同制备条件对Zn_2SiO_4∶Mn^(2+)粉末发光性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Zn2SiO4∶Mn2+粉末,探讨了体系pH值、热处理温度、煅烧气氛对材料结构和发光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)谱等分析手段对Zn2SiO4∶Mn2+粉末的结构、颗粒大小、形貌、发光性能进行了表征。结果表明:溶胶的pH值影响制备的粉体的结晶性和颗粒大小,当溶胶pH值为4.34时,体系水解缩聚反应充分,所得荧光粉的光致发光强度最强;煅烧气氛显著影响荧光粉的发光强度,前驱体在N2(90%)+H2(10%)的还原气氛下煅烧得到的发光粉发光强度最强;最佳热处理温度为900℃。

新生成Ti(OH)_(4)沉淀物对水中Mn^(2+)的吸附机理研究

采用氧化Ti^(3+)方法得到水合Ti(OH)_(4)絮体沉淀物,研究了以新生成Ti(OH)_(4)絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn^(2+)的效率,分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)_(4)絮体的ζ电位变化,研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明:Ti(OH)_(4)絮体对Mn2+的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型;热力学结果显示,吉布斯自由能变化值ΔGΘ为负值,吸附反应可自发进行;吸附可以较好地用Langmuir等温式描述,pH值为7.0和8.5时,计算的Qmax分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn2+通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下,吸附反应进行较快,吸附很快达到准平衡,而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近,吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)4絮体表面的ζ电位值有一定的相关性,ζ电位值越低其对Mn^(2+)的吸附容量越大,并且吸附前后体系pH值的变化值(△pH)和Mn^(2+)的去除率(%)呈正向相关。水中NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、H_(2)PO_(4)^(2-)和HCO_(3)^(-)等离子可以促进Ti(OH)4对Mn2+的吸附,Ca^(2+)则表现出较强的抑制作用,而Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Cl^(-)等离子对吸附影响较小。Mn^(2+)的吸附机制实际上是静电吸引、表面配位、化学沉淀(高pH值时)的共同作用。

CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用

报道了一种新型的Mn^(4+)掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)红色荧光粉,详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数(显指)暖白光LED应用。CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)在130~200℃间脱水转化为CaTiF_(6):Mn^(4+),荧光光谱发生改变,重新吸附水分子可恢复到CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+),发光性能不可逆。重要的是,该荧光粉在较长波626 nm和635 nm处分别发射锐线极强的零声子线(ZPL)和ν6振动峰,色坐标为(0.701,0.299),更接近人眼敏感的红光边界650 nm(色坐标x~0.72,y~0.28),有助于提高暖白光LED的显色指数、拓宽背光源的色域。晶体结构和晶体场强度计算指出,Mn^(4+)在CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)中占据低对称性的格位,所受到的晶体场强度较弱,Mn—F键的共价性较强。另外,通过表面疏水化显著提升了荧光粉耐湿性能,共掺小离子半径的Si^(4+)增强了荧光粉发光热稳定性。以CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)作为红光成分,获得了高显色指数(R_(a)=90,R_(9)=68)的暖白光LED,在高品质的暖白光照明中具有潜在的应用。

Mn^(2+)催化亚硝酸氧化破坏H_(2)C_(2)O_(4)机理研究

为明确硝酸溶液中以Mn^(2+)作催化剂时,亚硝酸氧化破坏H_(2)C_(2)O_(4)的具体化学行为和反应机理,本文考察了在硝酸和硫酸体系中以Mn^(2+)作催化剂时亚硝酸氧化H_(2)C_(2)O_(4)的差异、Mn^(2+)与草酸络合对亚硝酸氧化Mn(Ⅱ)到Mn(Ⅲ)的作用以及Mn(Ⅲ)破坏H_(2)C_(2)O_(4)过程中产生的自由基,获得了具体的催化反应历程,推测了反应机理。结果表明,亚硝酸在催化反应过程中起主导作用,加入亚硝酸可有效消除反应初期存在的诱导期;反应过程中,溶液中游离的Mn^(2+)与H_(2)C_(2)O_(4)络合生成了MnC_(2)O_(4),而作为配体的草酸降低了Mn(Ⅱ)被氧化到Mn(Ⅲ)的反应活化能,使得亚硝酸能氧化MnC_(2)O_(4)并生成[Mn(C_(2)O_(4))_(3)]^(3-),Mn(Ⅲ)会将所络合的草酸氧化生成·OOC—COOH并被还原成Mn(Ⅱ),·OOC—COOH在酸性溶液中稳定性差,会迅速分解并释放出还原性物质,最终实现了H_(2)C_(2)O_(4)的氧化分解。

红色长余辉材料Mg_2SiO_4∶Dy^(3+),Mn^(2+)的制备及发光特性

用高温固相法制备了长余辉发光材料Mg2SiO4∶Dy3+,Mn2+,对这种材料的红色长余辉性质进行了研究。对以不同掺杂浓度单掺杂Mn2+、单掺杂Dy3+以及双掺杂Dy3+,Mn2+的Mg2SiO4体系,通过在紫外激发下的发射光谱及其激发光谱的研究,确认了在双掺杂体系中,峰值为660 nm的发光带对应着Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁,Mn2+为主要发光中心。Mn2+的660 nm发射的激发谱分布很宽,样品在近紫外和可见光区都有良好的吸收,长波边可达600 nm,是这种材料的一个显著优点。还研究了双掺杂体系中Dy3+对Mn2+的660 nm发光带的敏化作用。另外,通过对单掺杂、双掺杂体系热释光曲线的比较,揭示了双掺杂体系中Dy3+的陷阱作用。

基于单元共取代策略调控Mn^(4+)/Pb^(2+)掺杂LaAlO_(3)荧光材料的晶格环境与发光性能研究进展

LaAlO_(3)属于典型的畸变钙钛矿结构,具有较低的声子能量、较宽的带隙和优异的结构稳定性,是一种优良的发光基质。Mn^(4+)和Pb^(2+)的发光性能与其所处的微观配位环境密切相关,可以通过调控晶格环境优化其发光性能。本文综述了调控Mn4+的零声子线(Zero‐phonon line,ZPL)发射和Pb^(2+)的发光性能研究进展,系统探讨了单元共取代对晶体结构和Mn^(4+)、Pb^(2+)的发光性能的影响,详尽分析了激活离子的晶格环境与发光性能之间的构效关系。

室温脉冲激光原位沉积技术制备Cu_(2)(Zn_(1-x)Fe_(x))SnS_(4)/Bi_(2)S_(3)异质结及其光电性能

采用具有磁性的Fe取代Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)中Zn组分,制备Cu_(2)(Zn_(1-x)Fe_(x))SnS_(4)(CZFTS)薄膜。将电子传输层Bi_(2)S_(3)与CZFTS耦合,采用室温脉冲激光沉积技术(RT-PLD)制备了CZFTS/Bi_(2)S_(3)异质结构。研究了Fe掺杂对于CZFTS薄膜形貌、结晶度和吸光度的影响。测试了单层薄膜和异质结构的光电响应特性,实验表明与单层CZFTS薄膜相比,CZFTS/Bi_(2)S_(3)异质结在可见光区域内的光电响应速度至少提高了一个数量级,响应时间缩短至几十ms。

Photoluminescence of Zn_2SiO_4∶Mn^(2+) Prepared by Combustion Technique

Manganese-doped zinc silicate powder samples were prepared successfully by solution combustion process,and their photoluminescence were investigated in ultraviolet region. The single-phase of Zn_(2- x )SiO_4: x Mn (0≤ x ≤0.10,willemite) was obtained by combustion synthesis at 600 ℃ for afew minutes,then heat treated at above 900 ℃ for 4 h. In the excitation spectra of Zn_(2- x )SiO_4: x Mn (0< x ≤0.10),the strongest broad band at about 254 nm is observed and assigned to (() 6A_1)→(() 4T_1) transition of Mn (2+) monitoring at 525 nm emission. At about 525 nm,the intense broad band emission is observed under 254 nm excitation in Zn_(2- x )SiO_4: x Mn (0< x ≤0.10). This broad band is attributed to (() 4T_1)→(() 6A_1) transition of Mn (2+). The results indicate that photoluminescence efficiency,the location of the strongest excitation or emission band,and the optimum concentration of activator depend on starting materials,combustion temperatures,the dosage of fuels,and the size of powder samples etc..