BaHfO3：Ce纳米材料的制备及光谱特性

用湿化学共沉淀法制备了掺杂Ce的BaHfO_3纳米粉体,采用XRD,TEM及TG-DTA等手段分析了粉体合成过程的物相变化及特性;用荧光光度计分析了样品的激发光谱和发射光谱.结果表明:先驱沉淀物经1000℃煅烧2 h,合成出多边形貌、分散性良好、粒径尺寸为30—50 nm的BaHfO_3:Ce纳米粉体.掺杂Ce浓度(摩尔分数)为0.3%的BaHfO_3的谱峰相对强度最高,其激发光谱在393和445 nm处出现2个激发峰.393 nm波长激发的发射光谱主要由两个光谱带组成,其峰值分别位于485和530 nm波长处;用445 nm波长激发时,483 nm附近的峰已不明显,只在529 nm有一个较宽的发射峰.BaHfO_3:Ce的发光特性由激活Ce^(3+)的5d→~2F_(5/2)和5d→~2F_(7/2)宽带跃迁产生,其激发光谱和发射光潜均为宽带谱.

BaHfO3：Ce粉体活化能对烧结透光性影响

用正、反向共沉淀法制备了BaHfO3∶Ce粒子;用XRD、TG-DTA、SEM等测试手段对样品的物相、形貌及发光性能进行了表征;在不同升温速率条件下研究了粒子合成动力学。结果表明:由正向和反向沉淀法得到的前驱体物相变化分3个阶段,用Doyle-Ozawa和Kissinger法分别计算了各阶段的表观活化能,其平均值分别为83.41、61.70、262.11 kJ·mol-1和81.70、42.86、253.44 kJ·mol-1,计算正反向沉淀法样品的晶粒生长活化能分别为27.36 kJ·mol-1和23.07 kJ·mol-1;反向法的样品分别在530nm波长下的激发光谱和399 nm波长的发射光谱的相对发光强度优于正向法,在2 073 K真空烧结保温3 h获得具有一定透光性的BaHfO3∶Ce透明陶瓷。

BaHfO_3∶Ce闪烁陶瓷的制备及发光性能

通过掺杂摩尔分数为0.3%的稀土Ce^(3+),制备了BaHfO_3:Ce闪烁陶瓷,用XRD,TG-DSC,SEM及TEM表征了BaHfO_3:Ce物相及形貌,研究了不同烧结工艺下BaHfO_3:Ce的致密化及显微组织。结果表明:前驱体的晶化转变存在三个阶段,在900℃煅烧2 h合成出BaHfO_3:Ce纳米粒子,形貌为近球状,粒径尺寸约为15 nm。经真空烧结与常压烧结的样品致密化和显微组织存在明显差异:前者在1750℃真空烧结保温1.5 h,样品基本致密化,晶粒尺寸在40—50μm范围内;而后者晶粒尺寸分布离散性较大。真空烧结后的闪烁陶瓷和同组分粉体样品在530 nm波长的激发光谱中分别存在380—420 nm紫色和420—450 nm蓝色的发光谱带,在391,398和445 nm波长处均出现较强峰值,对应着Ce^(3+)4f→5d能级跃迁的吸收,这表明该闪烁陶瓷的发光强度高于同组分粉体样品。

柠檬酸螯合法制备BaHfO_3:Ce^(3+)纳米材料及其发光特性

通过柠檬酸螯合法合成BaHfO3:Ce3+纳米粉体。采用TG-DTA、XRD、SEM等手段对粉体进行了表征,用荧光光度仪分析样品的激发光谱和发射光谱。结果表明:在CA:EG=1:3的条件下得到干凝胶前驱体,经1050℃煅烧2h,合成出结晶度高、近似球形、粒径尺寸约为40nm的BaHfO3:Ce3+纳米粉体。Ce3+掺杂浓度为0.9mol%的BaHfO3:Ce3+样品激发光谱和发射光谱的相对强度最大。激发光谱有两个较宽的谱带,发光峰值分别在393和445nm波长处最大。样品在393和445nm的发射光谱都是由两个发光带组成,在530和590nm波长处存在最大峰值,对应掺杂Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2发光跃迁。然而这两条发射光谱有明显不同,这是因为Ce3+离子的4f基态由两个能量差约为2000cm-1的能级组成。

掺杂BaHfO_3电子结构与力学性能的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了掺杂对BaHfO3的电子结构与力学性能的影响.电子结构计算表明:优化的BaHfO3晶格常数与实验值吻合较好,BaHfO3为一种间接带隙的绝缘体材料.掺杂Sr和Ti后该材料仍为间接带隙材料,Ba0.5Sr0.5HfO3的带隙增大,绝缘体特征增强,而BaHf0.5Ti0.5O3的带隙显著减小,呈现出半导体材料的特征.由态密度分析可知,掺杂后带隙的变化主要是由于导带底的移动造成的.力学性能分析表明:与BaHfO3相比,Ba0.5Sr0.5HfO3的剪切模量和杨氏模量均明显减小,材料硬度减弱;BaHf0.5Ti0.5O3的剪切模量及杨氏模量均明显增大,材料硬度增强.电子密度分布分析揭示了掺杂改变体系价电子浓度的分布情况,使BaHfO3的价健特性发生了变化,这是材料硬度改变的内在原因.可见,掺杂能够有效地调控体系的硬度,该研究结果为掺杂BaHfO3力电材料的设计与应用提供了理论依据.

固相反应法制备BaHfO_3:Ce纳米粒子及发光特性

通过固相反应法合成了BaHfO3:Ce纳米粒子。采用XRD、SEM等手段分析了粉体合成过程的物相变化及形貌特性;用荧光光度计分析了样品的激发和发射光谱。结果表明:混合粉体经1000℃煅烧2h,合成出近似球形、分散性良好的BaHfO3:Ce纳米粒子,一次粒径约30nm。掺杂少量Ce3+离子能引起基质BaHfO3的晶格畸变,并未改变立方晶系结构。BaHfO3∶Ce样品的激发光谱由2个激发峰构成,峰值分别位于396和446nm处。396nm波长激发的发射光谱主要由2个发光谱带组成,其峰值分别位于531和591nm波长处,发光机制对应Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2能级跃迁。用446nm波长激发时,只有一个宽带发射峰,峰值位于593nm处,而530nm附近的峰已趋于平缓。当掺杂Ce3+的物质的量分数为0.9%时,发射峰值达到最大;当Ce3+含量为1.1%时,导致发射峰值强度降低,这是由于Ce3+的浓度猝灭产生的。

高压下BaHfO_3电子结构与光学性质的第一性原理研究

从第一性原理出发,在局域密度近似下,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法系统地研究了高压对BaHfO_3电子结构与光学性质的影响.能带结构分析表明;无压强和施加正压强作用时,BaHfO_3为直接带隙绝缘体,而施加负压强时,BaHfO_3则转变为间接带隙半导体;BaHfO_3的带隙随压强增加而减小,且具有明显的非线性关系.对光学性质的分析发现:施加正压强后,光学吸收带边产生蓝移;负压强作用时介电函数虚部尖峰减少,光学吸收带边产生红移;施加压强后BaHfO_3的静态介电常数和静态折射率均增大.上述研究表明施加高压有效调制了BaHfO_3的电子结构和光学性质,计算结果为BaHfO_3光电材料的设计与应用提供了理论依据.

共沉淀法制备BaHfO_3:Ce纳米粉体及发光性能

研究以草酸和氨水作为沉淀剂制备BaHfO3:Ce纳米粉体的工艺。用XRD、TEM等测试技术,分析不同沉淀剂对粉体合成中的物相变化、形貌及Ce3+掺杂量对粉体激发光谱和发射光谱的影响。结果表明:以氨水做沉淀剂在900℃煅烧2h合成的BaHfO3:Ce粉体形貌近似球形,平均粒径约15nm。用草酸做沉淀剂、合成温度为1000℃时其粉体形貌呈多边形,粒径约60nm。微量Ce3+的掺杂不改变BaHfO3的晶体结构。Ce3+掺杂量(摩尔分数)为0.3%的BaHfO3发射光谱相对峰强度最高,当Ce3+掺杂量大于0.3%时出现浓度淬灭现象。粉体的激发和发射光谱均存在较宽的谱带,主要由激活Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2宽带能级跃迁产生。

BaHfO_3纳米薄膜电子结构、光学和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，在局域密度近似（LDA ）下研究了厚度为0.626～2.711nm （100）面BaHfO3薄膜的电子结构、光学和弹性性质．电子结构和光学性质计算结果表明：以BaO为表面层原子的BaHfO3纳米薄膜均为直接带隙半导体材料，带隙随薄膜厚度减小而逐渐减小，表现出明显的量子尺寸效应，此时薄膜的光学吸收边发生红移，吸收带出现窄化现象．以 HfO2作为表面层原子的BaHfO3薄膜则属于间接带隙半导体材料，且带隙随薄膜厚度减小而微弱增加，弹性性质计算结果表明：体弹模量、剪切模量和杨氏模量等表征材料硬度的力学参数均随BaHfO3纳米薄膜厚度减小而显著减小，呈现尺寸效应．电荷密度分布分析揭示了薄膜厚度改变了BaHfO3纳米薄膜的价键特性，这是材料硬度改变的内在原因。该研究结果为BaHfO3纳米薄膜材料的设计与应用提供了理论依据。

乙醇/水混合溶剂热法制备BaHfO_3:Ce超微粒子

以Ba（NO3）2和HfOCl2.8H2O为原料,KOH为矿化剂,乙醇/水作溶剂,Ce（NO3）3作为激活剂,在150-220℃和16-36 h的条件下,制备了掺杂Ce^3＋的BaHfO3超微粒子。用XRD,SEM等手段表征了粒子合成过程的物相变化及形貌特征;用荧光光度计分析了样品的激发光谱和发射光谱。结果表明,在n（Ba）∶n（Hf）=1∶1,水热合成温度200℃,保温时间24 h,pH=13.5的条件下制备的BaHfO3∶Ce粒子分散性好,形貌近球形,粒径约52 nm。当掺杂Ce3＋浓度为0.3 mol%时BaHfO3发光效果最佳。

单轴应变对BaHfO_3电子结构与光学性质的调制影响

从第一性原理出发,在广义梯度近似(GGA)下,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法,着重研究了单轴应变对钙钛矿型陶瓷材料BaHfO3电子结构与光学性质的调制影响。研究结果表明:无应变作用时,BaHfO3是一种宽禁带绝缘体;施加单轴应变后其逐渐呈现半导体材料的特征。BaHfO3带隙随拉应变增加线性减小,压应变与带隙则具有明显的非线性关系。对光学性质的分析发现:施加压(拉)应变后,介电函数虚部尖峰增多(减小),光学吸收带边产生蓝移(红移)。此外,单轴应变作用下BaHfO3的静态介电常数和折射率均变大。上述研究表明施加单轴应变有效调制了BaHfO3的电子结构和光学性质,计算结果为应变BaHfO3光电材料的设计与应用提供了一定的理论依据。