Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)材料的发光性能和温度探测

通过高温固相法成功制备了一系列Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉,对其微观结构、形貌、发光特性和温敏特性进行了表征。Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉具有不同温度敏感性的双发射中心,分别来自于Bi^(3+)离子^(3)P_(1)→^(1)S_(0)跃迁和Mn^(4+)离子的^(2)E_(g)→^(4)A_(2g)跃迁。由于Bi^(3+)、Mn^(4+)离子的发光强度随温度变化的规律不同,利用该特性进行测温研究,在200~500 K范围内,该荧光粉的最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别达到0.027 K^(-1)和1.83%·K^(-1),并且观察到荧光粉的发光颜色由橙黄色逐渐变为紫红色。实验结果表明,Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉作为光学测温材料在温度探测方面有一定的潜力。

红色荧光粉CaWO_(4)∶Eu^(3+),Bi^(3+)的制备和光学性能的研究

本文采用高温固相法合成了一系列红色荧光粉CaWO_(4)∶Eu^(3+),Bi^(3+)。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计等手段,对样品的晶体结构、微观形貌、光学性能、能量传递方式、荧光寿命和热稳定性进行了表征。结果表明,当Eu^(3+)和Bi^(3+)的掺杂浓度分别为7%和2%时(摩尔分数),荧光粉红色发光(615 nm)最强,理论计算得到荧光粉的平均颗粒尺寸为50.27 nm,这与电子显微镜观察结果相符合。能量传递方式以电偶极-电四极相互作用为主,对CaWO_(4)∶7%Eu^(3+),yBi^(3+)(y=0~6%)系列荧光粉进行了荧光寿命测量,发现它们荧光寿命基本相同,都在0.56 ms左右。对CaWO_(4)∶7%Eu^(3+),2%Bi^(3+)荧光粉在不同温度下的光谱进行比较,并且计算相应的色度坐标,当温度升高时,色度坐标整体左移,发光强度有所变弱,但整体来说热稳定性较好。较好的热稳定性和明亮红光发射表明该荧光粉可以作为潜在商用红光荧光粉。

Bi^(3+)、Eu^(3+)共掺杂La_(4)GeO_(8)荧光粉的制备及可调发光

为了开发出高效稳定的单一基质白光发射荧光材料,本工作通过高温固相法成功合成了一系列La_(4)GeO_(8)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉样品,并通过X射线衍射、室温光谱、变温光谱等手段研究了实验样品的结构与发光性能。研究发现,Bi^(3+)离子在该结构中占据两种不同的格位(Bi^(3+)(Ⅰ)和Bi^(3+)(Ⅱ)),且在紫外光激发下呈现两个峰值分别在475 nm和620 nm的宽带发射。对于Bi^(3+)、Eu^(3+)共掺样品,由于Bi^(3+)(Ⅰ)与Eu^(3+)之间的竞争吸收、Bi^(3+)(Ⅰ)至Bi^(3+)(Ⅱ)以及Bi^(3+)(Ⅱ)至Eu^(3+)的能量传递作用,可实现蓝色至红色、橙红色至红色的可调发光。特别地,样品La_(4)GeO_(8)∶0.07Bi^(3+),0.06Eu^(3+)在313 nm光激发下可获得CIE值为(0.335,0.319)的优异白色发光。此外,该白光发射材料具有较佳的发光热稳定性,当温度升高至380 K时,发光积分强度仍然为室温的59%,表明其在白光二极管上具有潜在的应用价值。

Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对Cs_(2)ADyCl_(6)(A=Li,Na,K)发光性能的影响

A2B′BCl_(6)型双钙钛矿因其极强的空气稳定性和出色的光学特性而被应用于发光材料。以Cs^(+)作为A^(+),Dy^(3+)替代Pb^(2+),Cl^(-)作为卤素制备新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs_(3)DyCl_(6),使用Li、Na、K离子替代式掺杂合成Cs_(2)ADyCl_(6)(A=Li,Na,K)非铅体系钙钛矿材料,通过掺杂Sb^(3+)/Bi^(3+)作为激发剂实现了不同发光性能的调控。结果表明:Cs_(2)NaDyCl_(6)发射曲线更加平滑且在蓝光与黄光区域均可实现发射,表现出优异的光学特性;通过Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂,双钙钛矿的光学特性得到显著提升,Na^(+)和Sb^(3+)的共同作用可以使钙钛矿材料发光产生蓝移,而Na^(+)与Bi^(3+)的共同作用则可以使其发光产生红移。

Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对Cs_(3)DyCl_(6)钙钛矿光学性能的影响

A_(2)B′BCl_(6)双钙钛矿因其极强的空气稳定性、出色的光学性能而被应用于发光材料。以Cs^(+)作为A^(+)、Dy^(3+)替代Pb^(2+)、Cl^(-)作为卤素合成新的镝基钙钛矿纳米晶体Cs_(3)DyCl_(6),以Sb^(3+)/Bi^(3+)作为激发剂掺杂,成功制备了非铅钙钛矿材料,研究了Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂对钙钛矿发光特性的影响。结果表明:Cs_(3)DyCl_(6)是一种具有高效激发和宽带发射特性的基质,在不添加任何激发剂的情况下就能够发出蓝绿光。在Sb^(3+)掺杂下,材料的发光向黄光方向移动,随着Sb^(3+)掺杂浓度的继续提高,发光强度开始下降,最佳掺杂比例为5%;Bi^(3+)掺杂时的Cs_(3)DyCl_(6)光学性能与Sb^(3+)掺杂下非常相似,当Bi^(3+)掺杂比例为1%时,发光强度达到最大值,Sb^(3+)/Bi^(3+)掺杂能够有效地改善Cs_(3)DyCl_(6)的光学性能。

Defect engineering on BiFeO_(3) through Na and V codoping for aqueous Na-ion capacitors

Sodium with low cost and high abundance is considered as a substitute element of lithium for batteries and supercapacitors,which need the appropriate host materials to accommodate the relatively large Na^(+) ions.Compared to Li^(+) storage,Na^(+) storage makes higher demands on the structural optimization of perovskite bismuth ferrite(BiFeO_(3)).We propose a novel strategy of defect engineering on BiFeO_(3) through Na and V codoping for high-efficiency Na^(+) storage,to reveal the roles of oxygen vacancies and V ions played in the enhanced electrochemical energy storage performances of Na-ion capacitors.The formation of the oxygen vacancies in the Na and V codoped BiFeO_(3)(denoted as NV-BFO),is promoted by Na doping and suppressed by V doping,which can be demonstrated by XPS and EPR spectra.By the first-principles calculations,the oxygen vacancies and V ions in NV-BFO are confirmed to substantially lower the Na^(+)migration energy barriers through the space and electric field effects,to effectively promote the Na^(+) transport in the crystals.Electrochemical kinetic analysis of the NV-BFO//NV-BFO capacitors indicates the dominant capacitive-controlled capacity,which depends on fast Na^(+) deintercalation-intercalation process in the NV-BFO electrode.The NV-BFO//NV-BFO capacitors open up a new avenue for developing highperformance Na-ion capacitors.

非稀土激活耐高温蓝紫色Zn_(3)B_(2)O_(6)∶Bi^(3+)荧光粉的发光特性研究

完全人工光控植物生长技术的快速发展对光源的要求精益求精,发光强度高、热稳定性良好的蓝紫色荧光粉是植物生长的关键材料。本文采用固相法合成了非稀土Bi^(3+)激活耐高温蓝紫色Zn_(3)B_(2)O_(6)∶xBi^(3+)(0≤x≤0.03)荧光粉。X射线衍射和能谱分析结果表明Bi^(3+)成功进入Zn_(3)B_(2)O_(6)基质晶格。荧光光谱观察到Zn_(3)B_(2)O_(6)∶xBi^(3+)荧光粉在430 nm(3P1~1S0)处呈现窄带蓝紫光,半峰全宽仅为56 nm,最佳Bi3+掺杂浓度为0.02。依据激发光谱峰形和寿命衰减行为,证明了Bi^(3+)在Zn_(3)B_(2)O_(6)基质中仅占据Zn格位。另外,Zn_(3)B_(2)O_(6)∶0.02Bi3+荧光粉发射光谱在423 K下的发射峰强和积分面积均为室温下的85%,表明该样品具有优良的热稳定性和潜在的高温器件应用。Zn_(3)B_(2)O_(6)∶0.02Bi^(3+)的发射光谱分别占叶绿素a/b吸收光谱(370~525 nm)的70.4%和84.6%,表明该合成蓝紫色荧光粉在植物生长领域的潜在应用。

Al^(3+)掺杂对Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+)蓝色荧光粉发光性能的影响

文章通过高温固相法成功制备出了Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+),Al^(3+)系列荧光粉,其发射峰位于420 nm,对应Bi^(3+)离子的6s→6p跃迁。采用Al3+离子替代的实验策略,优化了荧光粉的发光性能。发现Al3+离子的掺入使晶体颗粒分布均匀,荧光粉的发射强度增强,量子效率有效提高、荧光寿命减小。通过高斯拟合分析Bi^(3+)离子在该荧光粉中的格位占据情况发现Bi^(3+)离子占据两种不同Ca^(2+)的格位,而Al^(3+)离子的掺入,减小Bi3+离子发光中心之间的临界距离,以及促进Bi^(3+)离子格位-格位之间的能量转移,导致荧光粉的临界浓度减小。通过色坐标计算表明荧光粉的色纯度也有效提高。研究表明,阳离子替代的实验策略能够成功优化荧光粉的发光性能,在促进植物光合作用的LED照明器件中具有潜在应用价值。

CuO掺杂C_(3)N对C_(5)F_(10)O分解组分吸附性能的第一性原理研究

全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)作为可替代SF_(6)的新型环保绝缘气体已被投入到实际应用中.当绝缘设备内部发生局部放电等故障时,C_(5)F_(10)O会分解产生弱绝缘性的CF_(4)、C_(2)F_(6)以及剧毒的CF_(2)O、HF等有害组分,为保证绝缘设备的安全运行,需有选择地通过吸附去除这些分解组分.新型类石墨烯C_(3)N材料在气体吸附领域具有良好的应用前景,文中基于第一性原理计算了CuO分子掺杂C_(3)N对主要分解组分CF_(4)、C_(2)F_(6)及剧毒产物CF_(2)O、HF的吸附过程,计算并分析了各分解组分吸附时的吸附能、态密度、电荷转移量、差分电荷密度以及不同环境温度下的恢复时间.结果表明,CuO-C_(3)N对HF表现出良好的吸附性,CF_(2)O次之,但其无法吸附CF_(4)与C_(2)F_(6),因此CuO-C_(3)N可以作为一种高性能的气体吸附剂对C_(5)F_(10)O绝缘设备内的剧毒分解组分HF进行吸附去除.

Bi^(3+)、Eu^(3+)共掺双钙钛矿Gd_(2)ZnTiO_(6)荧光粉制备及其温度传感性能

采用高温固相法制备了一系列具有双发射中心的Gd_(2(1-x-y))ZnTiO_(6)∶xBi^(3+),y Eu^(3+)荧光粉。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱、寿命衰减曲线和变温发射光谱等方法,系统地研究了该材料的结构、发光性能和温度传感特性。在Gd_(2)ZnTiO_(6)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉中,Bi^(3+)和Eu^(3+)离子占据了Gd^(3+)离子的位置。在紫外激发下,Eu^(3+)的激发光谱和Bi^(3+)的发射光谱存在光谱重叠,表明从Bi^(3+)到Eu^(3+)可能存在能量传递。通过荧光强度比技术探究了Bi^(3+)蓝光发射与Eu^(3+)红光发射的不同温度响应特性。在293~473 K温度范围内,测得Gd_(2)ZnTiO_(6)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉的最大相对温度灵敏度为1.133%·K^(-1),最大绝对灵敏度为0.73%·K^(-1)。因此,Gd_(2)ZnTiO_(6)∶Bi^(3+),Eu^(3+)荧光粉是一种有潜力的非接触式光学测温材料。

电荷补偿对Ba_(2)ZnGe_(2)O_(7)∶Bi^(3+)荧光粉发光性质的影响

采用高温固相法制备了2个系列的荧光粉样品:Ba_(2-x)ZnGe_(2)O_(7)∶xBi^(3+)(系列Ⅰ)和Ba1.994-yKyZnGe_(2)O_(7)∶0.006Bi^(3+)(系列Ⅱ)。X射线衍射(XRD)测试结果表明,少量Bi^(3+)、K^(+)的掺杂不会明显改变材料的物相结构。样品的荧光光谱测试结果表明,虽然2个系列样品的发光光谱都随组成成分变化有少量变化,但发光颜色基本上均为黄绿色。在358 nm的激发下,荧光粉的发射光谱呈现一个峰值在500 nm的宽发射带,归属于^(3)P_(1)→^(1)S_(0)能级跃迁。在500 nm监测下,荧光粉的最强激发峰位于358 nm,归属于^(1)S_(0)→^(3)P_(1)能级跃迁,此外还有一个位于320 nm的肩峰归属于O^(2-)-Bi^(3+)电荷转移带。系列Ⅰ样品的光谱数据结果指出,Bi^(3+)的最佳掺杂量x为0.006。在该基质中,Bi^(3+)掺杂取代Ba_(2+)属于不等价取代,会在晶格中产生Ba_(2+)空位或间隙O^(2-),对材料的发光强度产生负面影响。对此,采用K^(+)与Bi^(3+)协同掺杂起到电荷补偿的作用,填补Ba_(2+)空位或捕获间隙O^(2-)缺陷。空位被填补或间隙被捕获均减少了晶格畸变,从而使发光强度明显提高。系列Ⅱ样品的光谱数据表明,完全电荷补偿的荧光粉样品相比于没有掺K^(+)的样品,其发光强度提高了约2.5倍。

β-Ga_(2)O_(3)的p型掺杂研究进展

β-Ga_(2)O_(3)具有超宽禁带宽度、高击穿场强、较高的巴利加优值等优点使其成为一种新兴半导体材料,在高功率电子器件、气体传感器、日盲紫外探测器等方面有着极大的应用潜力,但p型掺杂难的问题成为了β-Ga_(2)O_(3)发展的巨大障碍。本文首先简要概述了β-Ga_(2)O_(3)的优点,并介绍了其晶体结构和基本性质。其次,说明了β-Ga_(2)O_(3)的本征缺陷,尤其是氧空位对导电性能的影响。然后,详细讨论了β-Ga_(2)O_(3) p型掺杂的研究现状,包括p型掺杂困难的原因和N掺杂、Mg掺杂、Zn掺杂、其他受主元素掺杂、两种元素共掺杂以及其他方法。最后,总结并对β-Ga_(2)O_(3)未来的发展进行了展望。

基于N掺杂Ti_(3)C_(2)MXene量子点的荧光探针用于Hg2+和S2-的传感检测

基于N掺杂Ti_(3)C_(2) MXene量子点(N-Ti_(3)C_(2) MQDs)荧光探针和配位相互作用,构建了一种检测Hg^(2+)和S^(2-)的“开-关-开”型荧光传感新方法.研究发现,制备的N-Ti_(3)C_(2) MQDs发射蓝色荧光(λem=440 nm),荧光量子产率为15.7%.Hg^(2+)与N-Ti_(3)C_(2) MQDs表面的—NH2,—COOH,—OH等官能团产生选择性配位作用,导致N-Ti_(3)C_(2) MQDs体系荧光猝灭.当加入S^(2-)后,由于S^(2-)与Hg^(2+)之间强的结合力,形成HgS沉淀,从而使N-Ti_(3)C_(2) MQDs体系荧光恢复.基于该原理,构建了一种“开-关-开”型荧光传感方法,实现了对Hg^(2+)和S^(2-)的定量检测.N-Ti_(3)C_(2) MQDs探针的荧光强度与Hg^(2+)浓度在0.02~200μmol/L范围内呈良好线性关系,检出限为10 nmol/L(S/N=3);与S^(2-)浓度在0.07~150μmol/L范围内呈良好线性关系,检出限为30 nmol/L(S/N=3).该方法具有成本低、操作简单、灵敏度高和选择性好等特点,并可用于水样中Hg^(2+)和S^(2-)的检测.

稀土修饰对Cu/Al_(2)O_(3)催化乙酰丙酸乙酯加氢性能的影响

生物质催化转化制大宗化学品符合低碳战略的重要研究方向,将纤维素衍生物乙酰丙酸乙酯转化为1,4-戊二醇是最具前景的技术路线之一。非贵金属铜基催化剂在该反应中表现出较好的活性,Cu/Al_(2)O_(3)在160℃、4 MPa H_(2)条件下催化乙酰丙酸乙酯氢解制1,4-戊二醇收率为50.8%,经稀土改性后催化剂的活性和选择性显著提升,其中CuNd0.25/Al_(2)O_(3)催化剂上获得1,4-戊二醇的收率高达92.7%。通过对催化剂性能以及X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、氢气程序升温脱附(NH3-TPD)和CO红外吸附(CO-DRIFT)等表征结果的分析发现,稀土元素的存在不仅改变了Cu活性中心的还原性质、分散度和电子结构,还改变了催化剂表面酸、碱性位点的分布。稀土元素的修饰既促进了催化剂表面反应物的吸附与活化,又抑制了目标产物1,4-戊二醇的脱水副反应,从而提高了活性和选择性。

Concise Strategies to Enhance the High-Rate Performance of Li_(3)VO_(4) Anodes:Cl Doping,Carbon Coating,and Spherical Architecture Design

The safe operating voltage and low volume variation of Li_(3)VO_(4)(LVO)make it an ideal anode material for lithium(Li)-ion batteries.However,the insufficient understanding of the inner storage mechanism hinders the design of LVO-based electrodes.Herein,we investigate,for the first time,the Li-ion storage activity in LVO via Cl doping.Moreover,N-doped C coating was simultaneously achieved in the Cl doping process,resulting in synergistically improved reaction kinetics.As a result,the as-prepared Cl-doped Li_(3)VO_(4) coated with N-doped C(Cl-LVO@NC)electrodes deliver a discharge capacity of 884.1 mAh/g after 200 cycles at 0.2 A/g,which is the highest among all of the LVO-based electrodes.The Cl-LVO@NC electrodes also exhibit high-capacity retention of 331.1 mAh/g at 8.0 A/g and full capacity recovery after 5 periods of rate testing over 400 cycles.After 5000 cycles at 4.0 A/g,the discharge capacity can be maintained at 423.2 mAh/g,which is superior to most LVO-based electrodes.The Li-ion storage activity in LVO via Cl doping and significant improvement in the high-rate Li-ion storage reported in this work can be used as references for the design of advanced LVO-based electrodes for high-power applications.

Oxygen vacancy defects engineering on Cu-doped Co_(3)O_(4) for promoting effective COS hydrolysis

The activation of H_(2)O is a key step of the COS hydrolysis,which may be tuned by oxygen vacancy defects in the catalysts.Herein,we have introduced Cu into Co_(3)O_(4) to regulate the oxygen vacancy defect content of the catalysts.In situ DRIFTS and XPS spectra reveal that COS and H_(2)O are adsorbed and activated by oxygen vacancy.The 10 at%Cu doped Co_(3)O_(4) sample(10Cu-Co_(3)O_(4))exhibits the optimal activity,100%of COS conversion at 70℃.The improved oxygen vacancies of CueCo_(3)O_(4) accelerate the activation of H_(2)O to form active -OH.COS binds with hydroxyl to form the intermediate HSCO^(-)_(2),and then the activated-OH on the oxygen vacancy reacts with HSCO^(-)_(2) to form HCO^(-)_(3).Meanwhile,the catalyst exhibits high catalytic stability because copper species(Cu+/Cu^(2+))redox cycle mitigate the sulfation of Co_(3)O_(4)(Co^(2+)/Co^(3+)).Our work offers a promising approach for the rational design of cobalt-related catalysts in the highly efficient hydrolysis COS process.

高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

Preparation of Sn-doped Ga_(2)O_(3) thin films and their solar-blind photoelectric detection performance

Sn doping is an effective way to improve the response rate of Ga_(2)O_(3) film based solar-blind detectors. In this paper,Sn-doped Ga_(2)O_(3) films were prepared on a sapphire substrate by radio frequency magnetron sputtering. The films were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and ultraviolet visible spectroscopy, and the effect of annealing atmosphere on the properties of films was studied. The Ga_(2)O_(3) films changed from amorphous to β-Ga_(2)O_(3) after annealing at 900 °C. The films were composed of micro crystalline particles with a diameter of about 5–20 nm.The β-Ga_(2)O_(3) had high transmittance for wavelengths above 300 nm, and obvious absorption for solar-blind signals at 200–280 nm.The metal semiconductor metal type solar-blind detectors were prepared. The detector based on Sn-doped β-Ga_(2)O_(3) thin film annealed in N_2 has the best response performance to 254 nm light. The photo-current is 10 μA at 20 V, the dark-current is 5.76 pA,the photo dark current ratio is 1.7 × 10~6, the response rate is 12.47 A/W, the external quantum efficiency is 6.09 × 10~3%, the specific detection rate is 2.61 × 10~(12) Jones, the response time and recovery time are 378 and 90 ms, respectively.

非贵金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)光催化分解水制氢的研究进展

光催化裂解水产氢是缓解能源危机和环境污染两大难题最有前景的技术之一。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点,近年已成为极具有应用前景的光催化材料。然而,单一g-C_(3)N_(4)的可见光响应范围窄、电子-空穴复合严重、光催化产氢效率低等问题制约了其在光催化领域的应用。对g-C_(3)N_(4)进行形貌调控、表面改性、元素掺杂、构建异质结是改善其光催化性能的有效策略。介绍了目前金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)复合材料常见的制备方法,归纳了碱金属、过渡金属及稀土金属等非贵金属掺杂改性g-C_(3)N_(4)基复合材料的光催化水解制氢相关研究进展,旨在为光催化分解水制氢方面提供参考。

过渡金属元素掺杂对SmCo_(3)合金结构和磁性能影响的第一性原理计算

在稀土永磁材料中,Sm-Co基合金具有优异的高温磁性能,是目前最有发展前景的永磁材料.然而,这些合金在高温环境的实际应用中,由于其相对较低的饱和磁化强度和结构稳定性而受到限制.本研究采用Fe,Ni,Cu,Zr作为代表的过渡金属元素,通过第一性原理计算,研究掺杂元素对SmCo_(3)合金结构稳定性、磁性能和电子结构的影响.计算结果表明,元素Ni,Cu和Fe的掺杂有利于提升SmCo_(3)体系结构稳定性,而元素Zr的掺杂不利于体系结构稳定性.磁性能计算表明,掺杂非磁性元素在一定程度上会降低SmCo_(3)体系的总磁矩,而掺杂磁性元素可以增大SmCo_(3)体系的总磁矩,在SmCo_(3)体系中并不是掺杂所有的磁性元素都可以增大体系总磁矩,并通过电子结构的分析阐明了其微观机制.最后筛选出了过渡元素Fe有利于提升SmCo_(3)的磁性能和结构稳定性,并在其原胞中掺杂原子百分比为0—22.22%范围内,预测了其最佳掺杂原子百分比为18.52%.