Ce^(3+)⁃Cr^(3+)共掺杂Ba_(3)Sc_(4)O_(9)荧光材料的发光性能

红光‐近红外光谱技术在医疗领域具有广泛的应用。但对于当下采用蓝光LED激发荧光材料实现红光‐近红外光谱输出的器件结构而言,则普遍存在蓝光过剩的问题。本文提出了通过构筑Ce^(3+)→Cr^(3+)能量传递从而实现抑制器件蓝光输出的策略。以Ba_(3)Sc_(4)O_(9)为研究对象,采用Ce^(3+)/Cr^(3+)共掺杂,研究了其发光性能。结果表明,共掺杂的Ba3Sc4O9∶Ce^(3+)/Cr^(3+)同时具备了红光和近红外光发射能力,发射主峰分别位于585 nm和835 nm;Ce^(3+)→Cr^(3+)能量传递效率达50.92%。所封装的近红外LED器件的蓝光强度下降了78%,而Cr^(3+)的发射强度增至181%。

Al掺杂Fe_(2)(MoO_(4))_(3)的热致变色性能研究

通过溶胶凝胶法制备了单斜Fe_(2)(MoO_(4))_(3)到单斜Al_(2)(MoO_(4))_(3)固溶体系列的Fe_(2-x)Al_(x)(MoO_(4))_(3)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0)粉末样品。通过X射线衍射发现所有样品都具有相同的单斜相结构,没有发生相分离,成功做到不同比例下的Fe_(2-x)Al_(x)(MoO_(4))_(3)共存。单斜Fe_(2)(MoO_(4))_(3)的晶胞体积随铝含量增加而减小,这与Al^(3+)取代Fe^(3+)的进入有关。在600℃下烧制的x=1.6的组合物表现出最好的可逆热致变色性能。基于电荷转移机理的无机可逆热致变色材料具有随温度连续变色的特性,本研究将对钼酸盐基质中的发色团离子之间相互作用的理论机理进行解释,进一步提升新型热致变色材料的可控调节制备及应用。

一步热聚合法制备K、Mn共掺杂g-C_(3)N_(4)复合光催化剂应用于CO_(2)还原

以尿素和KMnO4为原料,采用一步热聚合法制备了K、Mn共掺杂g-C_(3)N_(4)复合催化剂,并将其应用于光催化CO_(2)还原.XRD、FT-IR、TEM-EDS、XPS表征结果表明,K和Mn元素成功地共掺杂到g-C_(3)N_(4)骨架构成n-π*共轭形式,部分Mn元素以MnO2的形式存在.通过色谱对产物进行检测,所有样品的主要产物为CO和CH4,其中K、Mn共掺杂g-C_(3)N_(4)样品较纯的g-C_(3)N_(4)样品表现出更高的CO和CH4产率,最高分别是纯g-C_(3)N_(4)的1.82倍和2.18倍.表征发现,K、Mn共掺杂g-C_(3)N_(4)复合催化剂的CO_(2)还原性能的提升得益于扩展的可见光利用率和光致载流子的加速分离和转移.

Sm^(3+)/Ce^(3+)共掺杂B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃的结构和激光吸收性能

在硼铝硅酸盐玻璃(43B_(2)O_(3)-25Al_(2)O_(3)-32SiO_(2))中进行Sm^(3+)/Ce^(3+)共掺杂,采用固相熔融法制备(B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2))-20Sm_(2)O_(3)-x CeO_(2)(x为0~6%,摩尔分数)玻璃,借助X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见-近红外分光光度计等表征方法研究玻璃的结构和激光吸收性能。结果表明,所有样品均为玻璃状,Sm^(3+)和Ce^(3+)均匀分布。随CeO_(2)的摩尔分数从0增加到2%,玻璃中桥氧的摩尔分数从60.12%增加到63.82%,而当CeO_(2)的摩尔分数增加到6%时,桥氧的摩尔分数下降到59.41%。CeO_(2)摩尔分数为2%时玻璃的激光吸收性能最好,漫反射吸收峰位为1076 nm,漫反射率为48.10%。Sm^(3+)/Ce^(3+)共掺杂的硼铝硅酸盐玻璃是一种很有前景的1.06μm波长激光的吸收材料。

Ho和Ca共掺杂BaTiO_(3)陶瓷的介电性能和缺陷化学研究

在T_(s)=1 400℃的条件下,制备了高致密度(ρ_(r)=94.9%)的(Ba_(1-x)Ho_(x))(Ti_(1-x)/2Ca_(x/2))O_(3)陶瓷,即BHTC陶瓷。在BHTC陶瓷中中,Ho^(3+)主要占据A位,Ca^(2+)主要占据B位,同时存在少量的Ho^(3+)和Ca^(2+)离子分别占据B位和A位。当x=0.06和0.08时,该陶瓷满足Y5V型介电指标;当x=0.10时,该陶瓷满足更高的Y9V型介电指标。在BHTC1、BHTC2、BHTC3中,介电温度稳定的根本原因是相变点处的介电峰向低温移动;但当0.01≤x≤0.10时,由于Ho_(Ba)-Ho_(Ti)、Ho_(Ba)-Ca_(Ti)-Ho_(Ba)缺陷复合体的存在,TC随x值的增加往高温方向移动。

Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):Tb^(3+)发光材料的水热合成与性能

采用水热法制备Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)发光材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱等对所制样品的物相结构和光学性能分析。探讨了反应体系的pH值、反应温度和Sr^(2+)离子的摩尔掺杂量等对样品物相结构及发光性能的影响。结果表明:采用水热法所制备的样品均为纯相的单斜晶系独居石结构Sr^(2+)共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)晶体,所制备样品在紫外光激发下发射出Tb^(3+)特征绿光。在反应体系pH值为2、水热反应温度为140℃和Sr^(2+)的掺杂量为1.5%(物质的量分数)的条件下制备的共掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)样品发光性能最好,处于544 nm处发射峰的相对强度为单掺杂LaPO_(4):5%Tb^(3+)样品的2.8倍。

P^(5+)共掺杂对Lu_(2)SiO_(5):Pr^(3+)纳米颗粒紫外区长余辉发光性能的影响

用溶胶-凝胶法合成Lu_(2)SiO_(5):Pr^(3+)纳米紫外长余辉发光材料,并研究P^(5+)共掺杂对该材料长余辉发光性能的影响。结果表明,P^(5+)的少量加入对Lu_(2)SiO_(5):Pr^(3+)样品的光致发光性能几乎没有影响,Lu_(2)SiO_(5):Pr^(3+)的发光主要由270 nm处的UVC发光和320 nm处的UVB发光组成,位于270 nm的峰由5d^(1)-^(3)H_(4)跃迁引起,位于320 nm的峰由5d1-3H5跃迁引起。P^(5+)的加入可以很好增强Lu_(2)SiO_(5):Pr^(3+)样品的紫外长余辉发光性能,当P^(5+)的掺杂浓度达到4%时,Lu_(2)SiO_(5):Pr^(3+)的紫外长余辉性能达到最佳。热释发光的结果证明,P^(5+)的加入可以提高样品中陷阱的浓度,从而实现样品的长余辉发光性能的提升。

新型Al^(3+)掺杂硅胶吸附材料的制备与性能

将陶瓷纤维纸经水玻璃、铝盐溶液等浸渍及调节溶液 pH值 ,得到了新型高吸附性能Al3+ 掺杂硅胶吸附材料 .探讨了浸渍条件对材料吸附性能和表面结构的影响 .反应的优化条件为 :水玻璃含量 2 6 .7% (质量分数 ,下同 ) ,铝盐含量 10 % ,浸渍时间 12 0min ,反应温度 6 0℃ ,溶液 pH值 1.8.得到的Al3+ 掺杂硅胶能较好地分布在陶瓷纤维表面及其孔隙中 ,在多孔掺杂硅胶中 ,起吸附作用的主要为中孔 .由于铝替代硅进入硅胶网络(Al3+ 掺杂 ) ,材料的吸附性能、耐热性能及机械强度等均优于同等条件下反应生成的硅胶 .

Eu^(3+)、Si^(4+)共掺杂TiO_2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂,并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3+和Si4+,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,使TiO2的粒径减小,且Eu3+能够促进Si4+进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理.Eu3+和Si4+的最佳掺入量分别为wEu=0.03%、wSiO2=39.06%,且Eu3+和Si4+同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.

Al^(3+)、F^-掺杂LiMn_2O_4的高温电化学性能

采用固相法合成制得正极材料尖晶石型LiMn2O4及LiAl0 1Mn1 9O3 9F0 1固溶体,XRD显示了其具有良好的尖晶石结构。通过恒电流充放电、循环伏安等测试对样品的电化学性能进行对比研究,用SEM观察了它们之间的形貌差别。结果表明:与LiMn2O4相比,LiAl0 1Mn1 9O3 9F0 1具有良好的高温(55℃)循环性能,Al3+、F-的掺杂大大地提高了材料的稳定性,实验电池循环实验15次后容量仍能保持在110mAh/g左右。

Al^(3+)离子掺杂对负载TiO_2薄膜光催化活性的影响

以钛酸丁酯和Al2(SO4)3·18H2O为原料,采用溶胶凝胶法在钛片、玻璃、釉面瓷砖、陶瓷、不锈钢和铝片六种载体上制备了Al3+掺杂TiO2薄膜,讨论了不同Al3+掺杂浓度下,不同载体表面上制备的TiO2薄膜对甲基橙脱色率的影响。试验结果表明Al3+对TiO2薄膜的掺杂效果与载体的类型密切相关,并且不同载体其Al3+掺杂的最佳浓度也不同。Al3+掺杂后,TiO2薄膜光催化活性提高最大的是玻璃,其次是釉面瓷砖、铝片、钛片、陶瓷,最差的是负载不锈钢。

B/Fe_2O_3共掺杂纳米TiO_2可见光下的催化性能

采用溶胶凝胶法制备B/Fe2O3共掺杂TiO2复合光催化材料,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)对粉体进行表征。结果表明:催化剂以锐钛矿存在的纳米颗粒,直观地显示了物质的形貌,掺杂B能极大提高催化剂的可见光响应。以二氯苯酚(DCP)为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性。掺杂B能使吸收光谱红移至可见光区,而进一步掺杂Fe2O3大大提高了催化剂的活性。

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂ZnO粉末的上转换发光特性

采用高温氧化法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZnO粉。通过X射线衍射和扫描电镜对其进行了成分和组织结构分析,发现样品主要由ZnO和YbF3组成。在ZnO中测量到少量Er3+和Yb3+,而YbF3中无Er3+,故发光主要是由ZnO产生的。在980nm半导体激光器的激发下,观察到由处于激发态能级4F9/2,4S3/2,2H11/2和2H9/2的Er3+离子向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为658,538,522和409nm的上转换发光。在488nmAr+激光器的激发下,观察到了较强的409nm的紫光,466和450nm的弱蓝光以及379nm的紫外光,分别对应于Er3+离子的2H9/2→4I15/2,2P3/2→4I11/2,4F3/2/4F5/2→4I15/2,4G11/2→4I15/2等跃迁。上转换发光强度随激发功率的变化关系表明,488nm激发下紫色上转换荧光为双光子过程,主要是通过Er3+/Yb3+离子间正向和反向的能量传递来实现的。

Li^+,Zn^(2+)共掺杂对Gd_2O_3:Eu^(3+)纳米粉结构和发光性能的影响

采用燃烧法制备出Li+,Zn2+掺杂的Gd2O3∶Eu3+纳米荧光粉,研究了掺杂离子对Gd2O3∶Eu3+的结晶性能、晶粒形貌和光致发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、发射光谱和衰减时间谱等手段表征材料性能。结果表明,Li+,Zn2+掺杂可显著提高Gd2O3∶Eu3+纳米粉在611 nm处的发光强度,最大可达到未掺杂时的2.5倍。发光增强的主要原因可归结为3个方面:(1)使晶粒由单斜相向更利于发光的立方相转变;(2)氧空位的敏化剂作用;(3)掺杂离子的助熔剂效应,使晶粒的结晶性能提高、粒径增大,从而降低表面态引起的发光猝灭。

La^(3+)-Fe^(3+)共掺杂纳米TiO_2粉体的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了La3+-Fe3+共掺杂的TiO2纳米粉体,并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。通过XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征。结果表明,La3+-Fe3+共掺杂制备的TiO2粉体最佳热处理温度为550℃,结晶完整、主晶相为锐钛矿型,平均粒径约为20 nm;掺杂使TiO2吸收带发生红移,光催化性能增强;共掺杂体系的最佳量为n(La3+)∶n(TiO2)=0.05%,n(Fe3+)∶n(TiO2)=0.5%。共掺杂的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应2 h降解率达到98.72%,优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。复合掺杂光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂纯氧化物材料上转换发光特性的研究

对实验制备的Er3+/Yb3+共掺杂3CaO-Al2O3-3SiO2样品在980激发下的上转换发光特性进行了研究,检测到由处于激发态能级2H11/2,4S3/2和4F9/2的Er3+离子分别向基态4I15/2跃迁时发出的波长依次为523,547和656 nm的上转换发光。做出了上转换发光强度与激发功率关系的曲线图,并结合测得的声子能量对相应跃迁机制进行了分析,发现上转换过程中Yb3+对的敏化作用起主要作用。

Eu^(3+)、Ga^(3+)共掺杂SiO_2基质材料的制备及其发光性质

通过溶胶-凝胶方法制备了稀土离子Eu3+和Ga3+共掺杂的SiO2材料;利用IR、XRD等研究了材料的结构,结果表明材料属于非晶态,800℃退火后样品的主要结构仍为SiO2的网状结构。400℃退火的样品在393nm激发下发射光谱显示了Eu3+的特征发射光谱,产生3条明显谱带,分别是576nm(5D0-7F0),588nm(5D0-7F1),612nm(5D0-7F2)。588nm(5D0-7F1)处的跃迁在800℃退火后发生猝灭,这是因为发光中心Eu3+的化学环境由于掺入Ga3+离子而发生了改变。Ga3+的共掺杂使材料在460nm处发射较强蓝光,在同一材料中实现了蓝色和红色的共发射。材料在460nm处蓝色荧光的强度随激发波长的增大而先增强后减弱。Ga3+或Eu3+的掺入量不同时,除发射强度不同外,材料的发射谱图基本相同。通过实验还确定800℃的退火温度为最佳退火温度。

Gd-N共掺杂SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质和反应物,结合一步水热法制得Gd-N共掺杂SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对其微观结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:SrTiO_3和TiO_2形成异质结能够使光生电子和空穴得到很好的分离,而Gd-N共掺杂产生新带隙,可以拓宽光谱响应范围至可见光区,并引起晶格缺陷,成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱。Gd-N共掺杂与异质结的协同作用有效提高了SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维的可见光催化活性。

Fe^(3+)/La^(3+)共掺杂TiO_2光电极对表面活性剂的光电催化降解

采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+/La3+共掺杂TiO2/玻璃电极,并将其作为工作电极,以饱和甘汞电极作参比电极,金属Ag片为对电极,0.1 mol/L Na2SO4为支持电解质,建立了三电极光电催化体系,对十二烷基苯磺酸钠配制的表面活性剂废水进行降解。实验表明,Freundlich等温吸附方程能很好地描述Fe3+/La3+共掺杂TiO2/玻璃电极对表面活性剂的吸附行为。实验同时考察了初始CODCr、外加偏压、电极面积、外加H2O2浓度以及涂覆层数对光电催化降解速率的影响,初步确定最佳的实验条件为:初始CODCr为20 mg/L,外加偏压为1.5 V,电极面积为44 cm2,外加H2O2浓度为55 mmol/L,涂覆层数为3层。

Yb^(3+)/Er^(3+)共掺杂TeO_2-WO_3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb3+/Er3+共掺杂的TeO2 WO3 ZnO玻璃,测量了Er3+在玻璃中的吸收光谱和970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命和上转换光谱。计算了Yb3+/Er3+间的能量传递效率和Er3+离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb3+掺杂浓度间的关系。结果表明,Yb3+共掺杂可明显提高Er3+离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb3+离子的最佳掺杂浓度为Er3+离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm3左右。Er3+离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb3+掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强。