Fabrication of Gd_(2)O_(3)-doped CeO_(2)thin films through DC reactive sputtering and their application in solid oxide fuel cells

Physical vapor deposition(PVD)can be used to produce high-quality Gd_(2)O_(3)-doped CeO2(GDC)films.Among various PVD methods,reactive sputtering provides unique benefits,such as high deposition rates and easy upscaling for industrial applications.GDC thin films were successfully fabricated through reactive sputtering using a Gd_(0.2)Ce_(0.8)(at%)metallic target,and their application in solid oxide fuel cells,such as buffer layers between yttria-stabilized zirconia(YSZ)/La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O_(3−δ)and as sublayers in the steel/coating system,was evaluated.First,the direct current(DC)reactive-sputtering behavior of the GdCe metallic target was determined.Then,the GDC films were deposited on NiO-YSZ/YSZ half-cells to investigate the influence of oxygen flow rate on the quality of annealed GDC films.The results demonstrated that reactive sputtering can be used to prepare thin and dense GDC buffer layers without high-temperature sintering.Furthermore,the cells with a sputtered GDC buffer layer showed better electrochemical performance than those with a screen-printed GDC buffer layer.In addition,the insertion of a GDC sublayer between the SUS441 interconnects and the Mn-Co spinel coatings contributed to the reduction of the oxidation rate for SUS441 at operating temperatures,according to the area-specific resistance tests.

Gd_2(MoO_4)_3∶Tb^(3+)荧光粉的固相合成与光谱性质

以MoO3、Gd2O3及Tb4O7为原料,以NH4HF2为助溶剂,在碳粉还原条件下制备了不同Tb3+掺杂浓度的Gd2(MoO4)荧光粉样品。采用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,发现掺杂浓度的改变未对产物的晶体结构产生影响,产物均为单一正交相Gd2(MoO4)3。对样品的激发、发射光谱及荧光衰减特性进行了测量和分析,结果表明:样品在200～300 nm范围内具有较强的源自于Tb3+的f-d跃迁及Mo-O电荷迁移跃迁吸收;在紫外光激发下观察到了Tb3+及MoO42-基团的本征发射。研究了发光强度、荧光寿命以及样品的发光色坐标与Tb3+浓度的关系,结果表明样品的发射光色纯度较差,该体系荧光粉与实际应用要求还有较大差距。

绿色荧光粉Gd_2Ba_3B_3O_(12):Tb^(3+)的发光性能研究

采用高温固相法制备了一系列Gd2Ba3B3O12:Tb3+绿色荧光粉,借助X射线粉末衍射仪(XRD)、真空紫外光谱和荧光光谱仪(VUV-UV)对样品的物相、发光性能进行了表征。结果表明,Tb3+作为发光中心全部进入到基质Gd2Ba3B3O12的晶格中并占据Gd3+的位置。样品Gd2Ba3B3O12:Tb3+的VUV-UV激发光谱主要由160～200nm和200～250nm的宽峰以及260～280nm和300～320nm的锐利峰组成。宽峰是由于基质吸收和Tb3+的f—d的跃迁形成的,锐利峰是由于Tb3+和Gd3+的f—f特征跃迁形成。样品Gd2Ba3B3O12:Tb3+的最强发射峰位于543nm,对应于Tb3+的5 D4→7 F5跃迁。在172nm激发下,样品Gd1.85Tb0.15Ba3B3O12的发光强度最强,其色坐标为(0.313 6,0.484 3),衰减时间为2.98ms,可作为绿色荧光粉应用于等离子体显示器(PDP)领域。

核壳结构纳米颗粒Gd_2O_3:Tb^(3+)/SiO_x的制备及发光性能研究

以二甘醇为溶剂合成Gd2O3:Tb3+纳米颗粒,并在其表面包覆聚硅氧烷层,得到核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx。为了研究Tb3+离子掺杂浓度对纳米颗粒发光性能的影响,采用几种不同Tb3+掺杂浓度进行纳米颗粒的合成,并对其发光性能进行了检测。结果表明:包裹聚硅氧烷层后的Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒分散较好,聚硅氧烷层不会减弱Gd2O3∶Tb3+纳米颗粒的发光性能。Tb3+掺杂浓度对核壳结构纳米颗粒Gd2O3∶Tb3+/SiOx的发光存在浓度猝灭现象,猝灭摩尔分数为5%。这种具有发光特性的核壳结构纳米颗粒可作为生物传感器的探针用于生物分子的检测。

Na_3GdSi_2O_7:Tb^(3+)荧光粉发光特性及Gd^(3+)→Tb^(3+)之间的能量传递

采用高温固相法合成了Na3Gd1-xTbxSi2O7(x=0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)系列荧光粉。研究了荧光粉的真空紫外-可见发光光谱和荧光寿命,讨论了Tb3+在扭曲八面体结构(标示为Gd(1)3+)和正三棱柱构型(标示为Gd(2)3+)两种格位中的最低5d轨道能级。同时研究了Gd3+→Tb3+之间无辐射能量传递速率K和无辐射能量传递效率η。研究结果表明:Tb3+在Gd(1)3+格位中的最低允许跃迁和禁戒跃迁的5d轨道能级分别位于235 nm和280 nm,在Gd(2)3+格位中的最低允许跃迁和禁戒跃迁的5d轨道能级分别位于224nm和256 nm。随着Tb3+浓度的增加,能量传递效率及速率显著增大,说明在Na3Gd1-xTbxSi2O7中存在有效的Gd3+-Tb3+能量传递。

白光LED用白光荧光粉Gd_2MoB_2O_9:Eu^(3+),Tb^(3+)的制备及其发光性能研究

采用高温固相法首次合成了由Eu3+和Tb3+共激活的Gd2MoB2O9白色荧光粉,并对其发光性质进行研究。该荧光粉在近紫外光(375nm)激发下发出较强的白色荧光(常温),光谱测试显示Gd2MoB2O9∶Eu3+,Tb3+的发射光谱中存在3个发射峰,分别位于486,543和613nm处,能够合成较理想的白光;激发光谱在250~400nm处均有较强的吸收,能与紫外LED很好地匹配,适用于白光LED。

纳米Gd2O3:Tb3+荧光粉的微乳液法合成及其光致发光性质

利用TX-100/正己醇/正辛烷/水微乳液法合成纳米Gd2O3:Tb3+荧光粉,结构表征证实其为单相的氧化钆,掺杂对晶型无影响,粒子大小较均匀,分散性好,较少团聚.TG-DTA测量了Gd2O3:Tb3+的晶型最终形成温度为590℃,发射光谱显示出Tb3+的4个特征发射.随着纳米粒子粒径的减少,发光强度逐渐减弱.

Tb^(3+)掺杂Gd_2Sn_2O_7纳米荧光材料的制备与光学性能

采用共沉淀-水热法合成Tb3+掺杂Gd2Sn2O7纳米荧光材料,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和荧光光谱对合成产物的晶体结构、颗粒尺寸、形貌和光学性能进行研究。研究结果表明水热合成产物为单一相立方烧绿石结构Gd2Sn2O7:Tb3+晶体,产物由尺寸约为50~70 nm的一次纳米颗粒团聚而成的不规则球。激发光谱和发射光谱测试结果表明,Gd2Sn2O7:Tb3+样品可以被379 nm的紫外光有效地激发而发射出纯度高的Tb3+离子特征的绿光,在高浓度Tb3+掺杂时可观察到Tb3+发光浓度猝灭现象。在样品的激发光谱中观察到不同激发带的猝灭浓度并不相同,并对其原因进行了分析。

纳米光学功能材料Gd_2O_3:Tb^(3+)的反相微乳合成及发光性能

采用反相微乳液法合成Gd_2O_3:Tb^(3+)纳米粒子,对其晶体结构、发光性能和最佳发光离子浓度进行了研究,并且与草酸盐共沉淀法制得的Gd_2O_3:Tb^(3+)相比,结果表明,其粒径减小,晶体形成温度降低了近100℃.

氯化钆溶液浓度对核壳结构Gd2O3：Tb3＋尺寸的影响

以二甘醇作为溶剂,GdCl3和TbCl3的混合溶液作为前驱剂,在室温下加入NaOH后制备出掺杂Tb3+的纳米氧化物颗粒Gd2O3,并以氧化物Gd2O3∶Tb3+为核,在APTES和TEOS的混合溶液中使其包覆一层聚硅氧烷层。结果表明,随着Gd3+溶液浓度的增加,Gd2O3∶Tb3+颗粒尺寸以及包覆了聚硅氧烷层的核壳结构的纳米颗粒尺寸也增加。

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd^(3+)和Tb^(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd^(3+),Tb^(3+)的发光性能。在275 nm(Gd^(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb^(3+)的特征发射。通过对比不同Tb^(3+)掺杂量下Gd^(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb^(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd^(3+)→Tb^(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb^(3+):4f^8→4f^75d^1)激发下,Gd^(3+)的掺入使得Tb^(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd^(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd^(3+)的掺入对Tb^(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。

Gd_2O_3∶RE^(3+)(RE:Eu,Tb)纳米棒的合成与表征

掺杂Eu和Tb离子的一维稀土氧化物发光材料因具有与其体相材料不同的光谱特性在近年来引起了人们的极大研究兴趣。(Gd0.9Eu0.1)(OH)3和(Gd0.9Tb0.1)(OH)3纳米棒前驱物通过水热法首先被合成,然后经退火处理得到Gd2O3∶RE3+(RE:Eu,Tb)纳米棒。FE-SEM的形貌测试结果表明,Gd2O3∶RE3+(RE:Eu,Tb)纳米棒有约为20～60nm直径和200～500nm长度。XRD的结构测试证实,所得到的Gd2O3∶RE3+(RE:Eu,Tb)纳米棒样品均属于立方晶系。光谱测试结果表明,同体相材料相比,Gd2O3∶RE3+(RE:Eu,Tb)纳米棒的Eu3+和Tb3+的特征发光峰出现了宽化现象,样品的纳米表面效应可能是导致其发光峰宽化的主要原因。

新型(Yb^3＋,La^3＋)∶Gd2SiO5和(Yb^3＋,Tb^3＋)∶GdTaO4单晶生长及分凝研究

采用提拉法生长了尺寸为30 mm×50 mm的(Yb3+,La3+)∶Gd2SiO5单晶和尺寸为24 mm×57 mm的(Yb3+,Tb3+)∶GdTaO4单晶,用X射线荧光法测量了掺杂样品的组分浓度在晶体中的分布,拟合了掺杂离子的有效分凝系数,结果表明:Yb3+在Gd2SiO5晶体中的分凝系数为1.185(15),接近单位1,而La3+则为0.68(10),偏离单位1较多,对晶体的光学均匀性会有较大的影响;Yb3+和Tb3+在GdTaO4中的分凝系数为0.84(14)和0.84(5),接近单位1,对晶体的光学均匀性影响较小。

稀土纳米粒子Gd_2O_3:Tb^(3+)的制备及尺寸研究

利用化学多元醇法合成Gd2O3:Tb3+纳米粒子,通过对NaOH的加入速率的控制,能将纳米粒子的直径从1-2 nm能增大到4nm。利用透射电子显微镜,紫外分光光度计对Gd2O3:Tb3+纳米粒子的形貌和尺寸、发光进行表征分析。结果表明:分多次加入NaOH比一次性加入NaOH能获得更大尺寸的Gd2O3:Tb3+纳米粒子。

微波法制备Gd2O2S:Tb^3+荧光粉

首次用微波法成功制备了Gd2O2S:Tb3+荧光粉,分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪对产物的晶相、形貌和粒度进行表征,用光致发射光谱(PL)和X射线激发的发射光谱(XEL)对产物的发光性能进行研究。结果表明,样品为单一六方结构的Gd2O2S,形貌完整,粒度分布均匀,D50=1.08μm,PL谱和XEL谱均呈现Tb3+的特征发射峰,最强峰为544nm的绿色发射峰。

Tm^(3+)‑Tb^(3+)‑Eu^(3+)共掺含Na_(3)Gd(PO_(4))_(2)晶相荧光玻璃陶瓷的制备及发光性能

采用熔融晶化法制备Tm^(3+)‑Tb^(3+)‑Eu^(3+)掺杂含Na_(3)Gd(PO_(4))_(2)晶相荧光玻璃陶瓷,并对其光学性能进行了研究。利用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试,确定了样品的晶相结构和最佳热处理条件(740℃/3 h)。在359 nm激发下,Tm_(2)O_(3)、Tb_(4)O_(7)、Eu_(2)O_(3)掺杂浓度(物质的量分数)分别为0.2%、0.2%、0.95%时,玻璃陶瓷的色度坐标为(0.3332,0.3188),接近标准白光(0.333,0.333)。结合荧光光谱和荧光衰减曲线分析,证实了样品中存在Tm^(3+)→Eu^(3+)、Tb^(3+)→Eu^(3+)的能量传递。

LED用Gd_2(WO_4)_3:Eu^(3+),Tb^(3+),Tm^(3+)荧光粉的制备及发光性质研究

采用化学共沉淀法制备了Eu^(3+)、Tb^(3+)、Tm^(3+)单掺,Eu^(3+)、Tb^(3+)共掺,Eu^(3+)、Tb^(3+)、Tm^(3+)三掺的Gd_2(WO_4)_3纳米发光材料,并且研究了其发光性质.结果表明:所制的样品为Gd_2(WO_4)_3的底心单斜结构,Tb^(3+)的摩尔分数为:5%时,Gd2(WO4)3:5%Tb^(3+)的发光最强,此外还发现了Eu^(3+)与Tb^(3+)之间的能量传递现象.在Eu^(3+)、Tb^(3+)、Tm^(3+)三掺杂体系中在353nm光激发下色坐标更为接近白光的标准色坐标值,能够合成比较理想的白光.

Gd_2O_3:Eu^(3+)溶胶-凝胶薄膜发光特性研究

以无机稀土氧化物为原料制备了Gd2O3:Eu3+溶胶-凝胶薄膜,通过对不同Eu3+离子掺杂浓度、不同烧结温度薄膜发光强度的研究,得出Gd2O3薄膜中Eu3+离子的最佳掺杂浓度为10%、最佳热处理工艺为800℃下烧结2h;由薄膜和粉末激发谱的比较发现:薄膜中存在着比粉末更有效的能量传递,从而更有利于高能射线激发发光;首次观察到薄膜经过1000℃烧结2h后发光消失,并通过SEM和XRD的实验分析对这一现象进行了解释。

Ce^(3+)、Tb^(3+)在SrZnP_2O_7材料中的发光及能量传递

采用高温固相法制备了Ce3+、Tb3+激活的SrZnP2O7材料,并研究了材料的发光性质。在290 nm紫外光激发下,SrZnP2O7∶Ce3+材料的发射光谱为双峰宽谱,主峰位于329 nm。SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射光谱由420,443,491,545,587,625 nm六个峰组成,分别对应Tb3+的5D3→7F5、5D3→7F4、5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4和5D4→7F3特征发射;监测545 nm最强发射峰,所得激发光谱覆盖200~400 nm,主峰为380 nm。研究了Ce3+、Tb3+在SrZnP2O7材料中的能量传递过程,发现,Ce3+对Tb3+具有很强的敏化作用,提高了SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,当Ce3+摩尔分数为3%时,SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度提高了近2倍。引入电荷补偿剂可提高SrZnP2O7∶Tb3+材料的发射强度,其中以掺入Li+和Cl-时效果最明显。

溶胶-冷冻法制备纳米Gd_2O_3：Eu^(3+)发光材料

采用溶胶-冷冻法合成了粒径为20nm左右的近似于球形的Gd_2O3:Eu^(3+)发光材料.XRD和FTIR分析表明:所合成的前驱体样品为带有结晶水的晶态氢氧化物,经过热处理后得到了立方相的Gd_2O_3.荧光光谱测试表明:所合成的样品具有良好的Eu^(3+)特征红光发射,Gd^(3+)到Eu^(3+)之间具有有效的能量传递过程.随着灼烧温度的升高,发射峰和激发峰的强度有所增强,荧光寿命变长,这是由于热处理温度升高,晶体生长变好,表面缺陷减少,使表面的猝灭中心减少,从而提高了荧光强度和荧光寿命.