激光／磁光复合功能晶体－Nd：Bi_4Ge_3O_（12）

随着半导体二极管激光泵浦技术的发展，掺钕锗酸铋（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ（１２））晶体重新成为一种引人注目的激光材料．本文给出Ｎｄ：ＢＧＱ在８００ｎｍ附近的光吸收和激发谱，以及１０６μｍ波段的受激发射性能．并首次测得它在１．０６μｍ处室温Ｖｅｒｄｅｔ常数为０．０３３’／ｃｍ·Ｇｓ．比ＦＲ－４磁光玻璃高２７％，这意味着，Ｎｄ：ＢＧＯ已成为目前唯一的激光／磁光复合功能材料．本文讨论了Ｎｄ：ＢＧＯ中各类缺陷的形成机制及消除办法，通过改进工艺参数，生长出光学性质优良、Ｎｄ２Ｏ３掺入量达到１．５Ｗｔ％的晶体．利用其自身的磁光效应，研制成二极管激光泵浦、自调ＱＮｄ：ＢＧＯ激光器，获得１００ｎｓ的稳定脉冲输出．

Bi_4Ge_3O_(12):TR(TR=Pr,Eu,Ce)晶体的吸收和发光光谱

测量了Bi_4Ge_3O_(12)(BGO):Pr、Eu和Ce的吸收、激发和发光光谱。掺杂BGO吸收和激发带相应于pr^(3+)、Eu^(3+)和Ce^(3+)离子特征跃迁。Xe灯中不同波长激发所得到掺杂BGO的发光光谱可通过Bi^(3+)心和掺杂材料之间能量传输过程加以解释。Bi^(3+)心400—600mm发射强度因受到Ce杂质影响变弱,这现象在高Ce浓度晶体里更为显著。

锗酸铋(Bi_4Ge_3O_(12))单晶热物理性质的研究

本文用不同的测试技术和方法测定了锗酸铋(BGO)单晶的比热(300～800K)热膨胀系数(100～1100K)和导温系数(140～700K),进而导出了 BGO 单晶不同温度下的导热系数、定容比热、德拜温度和格虑内森数。本文还对 BGO 单晶热物理性质的变化规律作了理论解释。

掺杂锗酸铋晶体(Bi_4Ge_3O_(12))的电子顺磁共振

用电子顺磁共振方法对 Fe、Cr 和 Mn 杂质在 Bi_4Ge_3O_(12)晶体中的位置和价态进行了研究。测试并分析了和 Fe^(3+)和 Cr^(3+)离子的 EPR 谱线位置随磁场方向的变化,确定了 Fe^(3+)和 Cr^(3+)主要进入氧四面体占据 Ge位。测试并分析了 Mn^(4+)和Mn^(2+)掺杂样品各向异性的 EPR 谱线,也测试了处于晶体粉末态及玻璃态的 Mn 掺杂样品的谱线,认为 Mn^(2+)离子进入氧八面体占据 Bi 位。紫外线辐照后 Mn 离子 EPR 信号降低表明辐照导致 Mn 离子价态改变。

多管下降炉生长Bi_4Ge_3O_(12)单晶的温场与界面

采用 2种不同的炉膛结构设计。温场试验表明温场条件同炉膛结构密切相关。克服了各管的温场差异 ,获得良好的界面热环境。经过多次晶体生长试验 ,得到了理想的微凸界面 ,生长出高质量的 Bi4Ge3 O1 2 单晶。

Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)材料的多色发光及余辉性能

采用高温固相法制备了一种具有颜色变化的长余辉发光材料Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)。通过X射线衍射、激发发射光谱、余辉衰减及热释光曲线等,对样品的结构、发光及余辉性能进行了系统分析。在283 nm激发下,发射光谱在485 nm和609 nm处表现出两个较强的尖峰发射,分别归属于Pr^(3+)离子的^(3)P_(2)→^(3)H_(4)及^(3)P_(0)→3H6能级跃迁。通过对Pr^(3+)离子浓度的调控,有效改变了绿光和红光的相对发射强度,从而实现了发光颜色的多色化。此外,在激发光源停止后该材料同样具有多色的余辉发射,对于最佳样品(Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶0.015Pr^(3+))的余辉时间可达1200 s以上。之后,我们通过热释光曲线具体研究了陷阱的分布及余辉的充放能过程。结果表明,Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶0.015Pr^(3+)材料中浅陷阱的浓度相对较低从而导致室温下的余辉性能较弱。由于材料在高温区域具有超宽带陷阱分布,因此,我们进一步探究了其在高温下的多色长余辉性能。在本工作中,我们成功制备了一种单一离子激活的发光及余辉颜色可调的长余辉发光材料,考虑到其在室温以及高温条件下都具有发光及余辉颜色变化的特点,该材料在高温预警标识以及防伪领域有着潜在的应用价值。

氧八面体扭转及其对CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)介电性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势平面波方法,通过调整氧原子的位置使TiO_(6)八面体扭转,对比了氧八面体扭转前后CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)(CCTO)的成键状况、能带结构、原子态密度及光频介电函数等性能参数的变化,发现Ti-O-Ti键扭转方向的变化对各原子的电荷、键长和布居几乎没有影响,但扭转角度的改变发挥了关键性作用。随着Ti-O-Ti键夹角的增大,Cu的电荷量增加,Cu—O键键长增大,布居数减小,同时介电常数显著增大,表明Cu—O键刚性约束被打破后有助于CCTO光频介电常数的增加。研究揭示了TiO_(6)八面体的扭转对CCTO宏观介电性能的影响,为基于微结构调控优化CCTO的介电性能提供了新思路。

铈掺杂对α-Bi_(2)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂丙烯选择性氧化性能的影响

采用快速微波辅助水热法制备了4种不同的Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂。在制备过程中通过调节铈的掺杂量可以改变合成催化剂的形貌和结构,成功地提高了Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂的比表面积。结果表明,煅烧温度为500℃、pH为3、掺杂量x=0.05时制备的Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂具有最高的丙烯选择性氧化性能,丙烯转化率为42.1%,丙烯醛选择性为88.3%。Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂的性能与结晶度呈负相关。用XPS表征了Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)的氧迁移率,Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)的催化性能与其氧流动性呈正相关。

TiO_(2)/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)复合光阳极的制备及光电化学性能研究

合成了钛酸铋/二氧化钛(TiO_(2)/BTO)复合纳米棒阵列,并研究了其光电催化性能。通过水热法制备了TiO_(2)纳米棒阵列,采用凝胶-溶胶法在TiO_(2)纳米棒阵列表面复合Bi_(4)Ti_(3)O_(12)(BTO)薄膜获得TiO_(2)/BTO复合纳米棒阵列。结果表明,TiO_(2)/BTO复合纳米棒阵列形貌均一、结晶良好。光电催化测试表明,由于BTO对可见光吸收的增加以及与TiO_(2)间形成的半导体异质结,TiO_(2)/BTO复合纳米棒阵列的光电化学性能均高于纯的TiO_(2)纳米棒阵列,最优TiO_(2)/BTO复合光阳极的光电流密度达0.6 mA·cm^(-2)。

Cr^(3+)掺杂Ca_(4)HfGe_(3)O_(12)宽带近红外荧光粉的发光特性及应用

近红外荧光粉在生物活体成像领域展现出重要的应用前景。但活体成像用近红外荧光粉存在种类匮乏、耐温性差等瓶颈问题。采用固相法合成了宽带近红外Ca_(4)HfGe_(3)O_(12):xCr^(3+)(0≤x≤0.09)荧光粉。X射线衍射和能谱分析的结果表明Cr^(3+)离子成功进入Ca_(4)HfGe_(3)O_(12)晶格。在469 nm蓝光激发下,Ca_(4)HfGe_(3)O_(12):xCr^(3+)荧光粉发射出690~1200 nm的宽带近红外光,峰值波长为825 nm(4T2-4A2),半高宽达到141 nm,Cr^(3+)掺杂最佳浓度为0.03。依据激发光谱峰形和寿命衰减行为,证实Cr^(3+)仅占据基质中一种阳离子格位。Ca_(4)HfGe_(3)O_(12):0.03Cr^(3+)荧光粉的荧光量子效率为33.63%,该荧光粉发射光谱在400 K下的积分面积为室温下的60.5%,表明该样品具有优良的热稳定性。采用自制近红外荧光粉转换器件照射人手掌和滤波片遮挡的水果,观察到清晰地静脉血管和遮挡水果的轮廓。

Ni_(2)O_(3)和ZrO_(2)共掺杂CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)陶瓷的介电性能研究

CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)(CCTO)介电陶瓷因具有极高的介电常数(ε′)而受到了广泛的关注与研究,并在电容器材料领域展现出巨大潜力。然而,较高的介电损耗(tanδ)和较差的温度稳定性限制了其发展。为了降低CCTO陶瓷的tanδ并提高温度稳定性,通过溶胶-凝胶法制备了Ni_(2)O_(3)和ZrO_(2)共掺杂的CCTO陶瓷。研究发现:通过掺杂Ni_(2)O_(3)和ZrO_(2),样品在维持高ε′的同时,显著地提高了温度稳定性并降低了tanδ。特别是质量分数1%Ni_(2)O_(3)和1%ZrO_(2)共掺杂的样品,其ε′高达4710,在-125~200℃温度范围内变化小于±20%,符合X9S电容器的标准(在-55~200℃范围内,Δε′<±20%)。并且该样品在室温下的tanδ低至0.012,优于纯CCTO的0.025。这些优异的性能与较大的晶界活化能和较高的晶界电阻有着密不可分的关系。

Bi_(4)Ti_(3)O_(12)/CuBi_(2)O_(4)复合材料的制备及其光催化性能

通过水热法制备Bi_(4)Ti_(3)O_(12)和CuBi_(2)O_(4)纳米复合材料,并通过原位生长法将两种材料复合。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱技术(XPS)、荧光光谱仪、电化学工作站等分析方法研究了纳米复合材料的物相组成、微观形貌及相应的光学性质。使用饱和甘汞电极、铂丝电极以及Bi_(4)Ti_(3)O_(12)/CuBi_(2)O_(4)光电极构建三电极体系,表征复合材料的瞬态光电流响应能力。通过降解罗丹明B,评估染料降解速率,分析复合材料的光催化性能。结果表明,与CuBi_(2)O_(4)进行复合有利于提升Bi_(4)Ti_(3)O_(12)单体的性能,CuBi_(2)O_(4)的质量分数为15%时降解效率可达66.8%,表现出优异的光催化性能。

Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)光催化降解亚甲基蓝的反应动力学研究

采用Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)光催化剂,在可见光下处理亚甲基蓝溶液,考察了光催化剂投加量、废水pH值和光沉积时间等对降解效果的影响,进行光催化反应动力学拟合。结果表明,当光催化剂投加量为180 mg,pH值为10,光沉积时间为30 min时,用300 W氙灯光催化降解200 mL,10 mg/L亚甲基蓝溶液60 min时,其光催化脱色率达98.96%,Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)在可见光下催化降解亚甲基蓝溶液的一级反应动力学有较好的拟合度,其表面反应速率k达0.07411 min^(-1),半衰期t_(1/2)为9.35 min,证明Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)有较优的催化性能。

Y掺杂Ca_(1-x)Y_xCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备及其介电性能研究

采用固相反应法制备了Y掺杂的CaCu_3Ti_4O_（12）（CCTO）陶瓷,研究了Y掺杂量对Ca_（1-x）Y_（2x/3）Cu_3Ti_4O_（12）（x=O%,1%,3%,5%）陶瓷的物相结构、微观形貌和介电性能影响,对Y掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析。结果表明：Y掺杂量在1~5 mol%时对CCTO陶瓷的相结构基本无影响;然而,当Y掺杂量达到3 mol%时,CCTO陶瓷的晶粒长大被明显抑制。Y掺杂量为1~3 mol%时,不仅可以提高CCTO陶瓷的介电常数,而且可以同步降低其介电损耗,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升。

共沉淀法制备CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷

为了降低CaCu_3Ti_4O_（12）陶瓷的介电损耗,保持高介电常数,采用共沉淀法制备CaCu_3Ti_4O_（12）陶瓷.研究了前驱粉料的热分解过程、煅烧后粉料的物相结构、陶瓷的显微结构和介电性能,并考察了Ca、Cu混合溶液pH值对CaCu_3Ti_4O_（12）陶瓷性能的影响.结果表明：当Ca、Cu混合溶液pH值为5.1时,制备的CaCu_3Ti_4O_（12）陶瓷介电损耗最低,而且能保持高介电常数.在室温下,频率为1kHz时,介电常数为1.4×10~4,介电损耗为0.037.通过对陶瓷性能对比,发现共沉淀反应中各元素的沉淀比例,陶瓷的微观结构和介电性能均受该pH值的影响.因此,Ca、Cu混合溶液的pH值对降低CaCu_3Ti_4O_（12）陶瓷介电损耗、保持高介电常数影响很大.

CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)前驱体煅烧温度对其介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)(CCTO)陶瓷粉体,研究煅烧后CCTO前驱体晶相对烧结成型后的陶瓷介电性能的影响。通过控制煅烧温度(450℃,500℃,550℃,600℃)来控制粉体物相,最后用1050℃进行烧结.结果表明,在低温下煅烧的粉体经过高温烧结也可以得到纯CCTO晶相.在未形成CCTO晶相下烧结的样品,晶粒更加粗大,拥有更高的介电常数和介电损耗.其中500℃样品介电性能表现最好,在1 kHz时达到4.7×10^(4),而介电损耗也在1 kHz时降到0.11,介电弛豫更加明显.形成CCTO晶相下烧结得到的样品,在介电性能方面表现出更加出色的温度稳定性和频率稳定性.

化学溶液分解法制备Bi_(4)Ti_(3)O_(12)纳米晶体材料

Bi4Ti3 O12 是一种典型的铁电材料 ,它具有优良的铁电、电光和压电等性能 ,广泛应用于电光器件、存储器及压电器件等方面 ,是制作铁电存储器的主要材料之一。化学溶液分解 (CSD)法是在溶胶凝胶 (Sol Gel)法和金属有机化合物分解 (MOD)法的基础上改进的一种方法 ,该方法不但继承了以上两种方法的优点 ,还弥补了它们的一些不足 ,工艺更简单、成本更低。本文以Bi(NO3 ) 3 ·5H2 O和Ti(OC4H9) 4为原料 ,用化学溶液分解法制备了纳米级Bi4Ti3 O12 晶体 ,用快速退火装置 (RTA)在不同退火温度和不同退火时间下对样品处理得到相应粒径的纳米晶体 ,并用X射线衍射和透射电镜对这些纳米晶体进行评估 ,研究了退火温度及时间对Bi4Ti3 O12 纳米晶体的结晶度和粒径大小的影响。

高价B位掺杂Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷的铁电性能研究

用传统的固相反应方法制备了高价V掺杂的Bi4Ti3O12陶瓷样品,用X射线衍射对其结构进行了分析,并测量了样品的铁电和介电性能.结果发现,随着V的掺入,由氧空位引起的样品介电损耗峰的峰高被极大压制.氧空位的减少,使得样品中的畴钉扎效应减弱,从而提高了样品的抗疲劳特性和剩余极化.同时V的掺入,降低了材料的居里温度.

长链烷烃(n-C_(10～12))脱氢制单烯烃催化剂的研究Ⅱ.Pt-Sn/MgAl_2O_4催化剂上C_(12)脱氢反应行为

采用真空浸渍法制备Pt-Sn/MgAl_2O_4和Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂。对两种催化剂进行C_(12)脱氢催化性能评价比较,并使用BET、XRD、CO吸附、TPR、NH_3-TPD和TG等手段对催化剂进行表征。NH_3-TPD测定结果表明,Pt-Sn/MgAl_2O_4催化剂比Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂具有较弱的酸性。Pt-Sn/MgAl_2O_4催化剂的初始转化率(21.6%)比Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂初始转化率(22.6%)低,但其单烯烃选择性(83.9%)比后者(73.6%)高。

Bi_(4)Ge_(3)O_(12) ∶ Er^(3+)晶体中的高阶混合效应对EPRg因子的影响

通过对角化364×364完全能量矩阵的理论方法,对掺杂在Bi_(4)Ge_(3)O_(12)晶体中的Er^(3+)的Stark能级和EPR参数进行了研究,同时,定量分析了高阶晶体场混合效应和J-J混合效应对EPR g因子的影响。研究结果表明:对Er^(3+)来说,最主要的J-J混合效应来源于多重态谱项2 K 15/2,其对EPR g因子的贡献约占2.5%,而最主要的高阶晶体场混合效应来源于第一激发多重态^(4)I_(13/2)和基态多重态^(4)I_(15/2)之间的晶体场混合,其对各向异性g因子中g⊥的贡献大致是g//的两倍(即g⊥约占0.21%,g//约占0.092%),其他更高阶的晶体场混合和J-J混合效应可以忽略不计。因此,对于Er^(3+)掺杂的络合物系统来说,只考虑基态多重态4 I 15/2对EPR g因子的贡献应该是一个很好的近似。