纤锌矿型β-CuGa_(1−x)ZnxO_(2)的Zn^(2+)取代Ga^(3+)不等价掺杂对其结构及光催化性质的影响

采用离子交换法制备了Zn^(2+)在Ga-位不等价掺杂的功能陶瓷材料(β-CuGa_(1−x)ZnxO_(2)).通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对材料的晶体结构进行表征,通过原位高温X射线衍射(HT-XRD)和同步热分析仪(TG-DSC)对材料的热稳定性进行表征,通过紫外-可见漫散射光谱(UV-Vis DRS)以及第一性原理计算对材料的光学性质进行研究,并通过甲基橙(MO)的降解反应评价了Zn^(2+)在Ga-位的引入对该功能陶瓷光催化性能的影响.结果显示,Zn^(2+)的引入引起带隙变宽,吸光范围变窄,自发极化变小,进而导致单位时间内生成的高活性物质减少,不利于降解反应.通过光致发光光谱(PL)对降解机理进行了初步探究.根据实验结果提出了改进β-CuGaO_(2)性质的可能方法.

硅铬共掺杂尖晶石长余辉材料Zn1+xGa2–2xSixO4:Cr3+中近红外余辉的增强及陷阱分布分析

本论文基于硅铬共掺杂,合成得到了一种尖晶石长余辉材料Zn1+xGa2–2xSixO4:Cr^3+。实验采用高温固相法,按照设计的化学计量比精确称量ZnO、Ga2O3、SiO2和Cr2O3等原料,制备了一系列硅铬共掺杂的镓酸锌尖晶石长余辉材料,其化学式为Zn1+xGa2–2xSixO4:Cr^3+(x=0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.5, 1)。实验结果表明:采用硅铬共掺杂方式后,引入合适浓度的硅离子可有效改善余辉性能。当x=0.2时,样品余辉强度最佳,相比ZnGa2O4:Cr^3+增强了3倍,并且余辉持续时间长达24 h。进一步的陷阱分布分析表明,在ZnGa2O4基质基础上引入硅掺杂,可有效调控不同陷阱深度的分布。即在丰富的反位缺陷基础上,硅的共掺杂可增加不等价替换缺陷和填隙缺陷等,并可调控禁带宽度及缺陷形成,从而实现改善余辉性能的目的。